[實用新型]基于單光子雪崩二極管的裝置和通信系統

有效

• 申請號: 201720709830.0
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN207339855U
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: A·維努格帕蘭奈爾加拉加庫瑪里;N·達頓
• 申請（專利權）人: 意法半導體（R&;D）有限公司
• 主分類號: H04B10/11
• 分類號: H04B10/11;H04B10/50;H04B10/60;H04B10/80
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;黃捷

本實用新型涉及基于單光子雪崩二極管的裝置和通信系統。該基于單光子雪崩二極管的裝置，包括：至少一個單光子雪崩二極管陣列，該至少一個單光子雪崩二極管陣列被配置成用于接收在該裝置外部生成的光，其中，該至少一個陣列可被配置成被細分成多個子陣列，每個子陣列能夠接收分開的自由空間光通信信道；以及接收器，該接收器被配置成用于接收來自每個子陣列的輸出并且基于該接收到的多個子陣列分開的自由空間光通信信道來輸出數據。

技術領域

一些實施例涉及一種裝置并且具體地但非排他性地涉及一種具有感光器件陣列的裝置。

背景技術

已知使用光來進行通信。光纖通信發展良好，并且例如紅外數據協會(IrDA)已經指定例如使用紅外二極管和光電二極管傳感器的自由空間通信系統來在設備之間傳達數據。其他自由空間光通信系統包括光保真(Li-Fi)通信，Li-Fi通信是與Wi-Fi類似的雙向高速且全網絡無線通信技術。它使用可見光通信的形式來補充諸如來自Wi-Fi或蜂窩網絡的射頻通信并且可使用可見光、紅外光或近紫外頻譜而非射頻譜來傳達數據。

然而，在自由空間中操作的基于光的通信系統通常是低數據速率系統。光源的功率受到嚴格限制，并且因此限制可實現的信噪比，這進而限制可用的調制水平。

相對于圖1A和圖1B，示出典型的基于光的通信系統。圖1A示出第一示例，其中，諸如移動電話和其他電子設備的消費者設備100 包括單光子雪崩二極管(SPAD)飛行時間(TOF)模塊101。SPAD TOF模塊101本身包括可以是任何合適光源的合適發射器元件。例如，如此后所描述的，光源是被配置成用于生成‘上行鏈路’通信信道的垂直空腔表面發射激光器(VCSEL)的形式。然而，光源可以例如是任何類型的激光器或發光二極管。SPAD TOF模塊101進一步包括單光子雪崩檢測(SPAD)陣列，該SPAD陣列被配置成用于接收光并且測量接收到的光的強度(或確定與光強度成正比的計數值)并且可被用作‘下行鏈路’信道的接收器。此外，圖1A示出基站103。基站103可以進一步包括作為下行鏈路的發射器操作的光源105(其可以是另外的VCSEL)和作為上行鏈路的接收器操作的光傳感器107(其可以是另外的SPAD)。在一些實施例中，基站103 可以是任何合適的基站或對接站并且可以包括機械定位裝置，該機械定位裝置用于使消費者設備100能夠相對于基站103定位，以使消費者設備100與基站103之間的通信光路徑最佳。

圖1B示出另外的示例，其中，第一消費者設備100(諸如，相對于圖1A描述的)以及第一SPAD TOF模塊101被配置成用于與包括第二SPAD TOF模塊111的第二消費者設備110通信。兩個消費者設備之間的通信由于這兩個設備之間的相對運動而不能產生與對接站/基站系統一樣好質量的通信鏈路。

然而，這些通信系統的問題是難以維持高數據速率，例如，難以實現每秒數百兆位(～100Mps)數量級的數據速率。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是，實現并配置SPAD TOF傳感器模塊，以使多個空間信道能夠被發射和接收，以增大可能的數據速率。并且，自適應地控制SPAD TOF傳感器模塊，以控制所生成的空間信道的數量。

根據第一方面，提供了一種基于單光子雪崩二極管的裝置，該裝置包括：至少一個單光子雪崩二極管陣列，該至少一個單光子雪崩二極管陣列被配置成用于接收在該裝置外部生成的光，其中，該至少一個陣列可被配置成被細分成多個子陣列，每個子陣列能夠接收分開的自由空間光通信信道；以及接收器，該接收器被配置成用于接收來自每個子陣列的輸出并且基于該接收到的多個子陣列分開的自由空間光通信信道來輸出數據。

這些子陣列中的每個可以包括二極管元件的布置，并且該裝置可以進一步包括被配置成用于生成至少一個陣列強度圖的至少一個處理器，該至少一個陣列強度圖包括基于該至少一個陣列的輸出的針對每個二極管元件的光強度值。

該處理器可以被進一步配置成用于在子陣列二極管元件內檢測自由空間光通信信道。