專利名稱：利用光子密度波時(shí)空編碼的擴(kuò)散ir連網(wǎng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線遠(yuǎn)程通信(telecommunication)系統(tǒng)和操作該無(wú)線遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)的方法，特別是涉及無(wú)線室內(nèi)遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)，并且更特別的是涉及專供室內(nèi)使用的紅外遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明特別涉及共享資源網(wǎng)絡(luò)例如局域網(wǎng)(LAN)及用于這種網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)部件。本發(fā)明還涉及對(duì)準(zhǔn)擴(kuò)散多點(diǎn)無(wú)線室內(nèi)連網(wǎng)的紅外通信信道的優(yōu)化以及網(wǎng)絡(luò)元件和裝置。
背景技術(shù)：
近來(lái)，對(duì)無(wú)線遠(yuǎn)程通信方面的興趣在不斷增長(zhǎng)，例如無(wú)線電或光通信方法(J.M.Kahn，J.R.Barry，“Wireless InfraredCommunications”)，IEEE學(xué)報(bào)，第85卷第2期，第265頁(yè)(1997)，M.Saffman，D.Z.Anderson，“Mode multiplexing and holographicdemultiplexing communication channels on a multimode fiber”，Optics Letters，第16卷第300頁(yè)(1991))。特別是，紅外(IR)光無(wú)線通信已受到關(guān)注。與IR應(yīng)用有關(guān)的一般信息可以在J.R.Barry，Kluwer Academic的“Wireless Infrared Communications”中找到。IR無(wú)線構(gòu)成許多應(yīng)用的實(shí)踐基礎(chǔ)，并且為其中有線鏈路或射頻(RF)無(wú)線不能提供最佳實(shí)現(xiàn)方案的環(huán)境提供解決方案。對(duì)于較寬的適用性，無(wú)線鏈路應(yīng)當(dāng)緊湊，消耗較少的能量，并且便于校準(zhǔn)(或者沒(méi)有校準(zhǔn)的需要)，對(duì)于背景噪聲和來(lái)自其他用戶的干擾有較強(qiáng)的健壯性。作為室內(nèi)無(wú)限通信的傳輸介質(zhì)，紅外相對(duì)于無(wú)線電具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，例如對(duì)于高比特率大的無(wú)節(jié)制帶寬，以及在工作在被墻或不透明隔離物分開的房間中的線路之間不存在干擾。此外紅外部件可能比較便宜，小巧并且可能消耗較少的能量。
一種對(duì)基于紅外(IR)的無(wú)線LAN(WLAN)技術(shù)分類的方式是考慮它們?cè)谕ㄐ判诺乐械膫鞑傩?。存在至少三種現(xiàn)有技術(shù)中描述的基本紅外(IR)WLAN方法的類別。這些類別是a)瞄準(zhǔn)線(LOS)，b)擴(kuò)散(D)c)多點(diǎn)(MS)或準(zhǔn)擴(kuò)散多點(diǎn)(QDMS)配置。
LOS-IR-WLAN提供最佳的信道帶寬(BW)和信噪比(SNR)。因此，其具有最高的數(shù)據(jù)率。但是，這會(huì)出現(xiàn)以精細(xì)校準(zhǔn)和聚焦為代價(jià)。此外，其對(duì)由于障礙物引起的路徑損耗具有最高的敏感性。在室內(nèi)環(huán)境中，家具的移動(dòng)或臨時(shí)墻的安裝可能需要重新發(fā)射光束，這因此導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)停機(jī)時(shí)間和費(fèi)用。由于后面的問(wèn)題，該方法并不適于低成本安裝和具有擁擠的信道通信量的環(huán)境，例如室內(nèi)應(yīng)用。同時(shí)，眼睛安全也可能是安全問(wèn)題。
近來(lái)由于使用來(lái)自室內(nèi)物體的反射的擴(kuò)散通信的可能性，IR技術(shù)的吸引力增加。在此方式下，不需要如前面的情況的瞄準(zhǔn)線(LOS)通信。這避免了許多校準(zhǔn)問(wèn)題，但是可能僅支持較低的數(shù)據(jù)率。利用擴(kuò)散紅外線，檢測(cè)器在從源多路徑室內(nèi)傳播之后接收通過(guò)IR信號(hào)調(diào)制的數(shù)據(jù)符號(hào)。如果多路徑在數(shù)據(jù)符號(hào)時(shí)間幀內(nèi)引起檢測(cè)器的破壞性干擾，則將不接收所述數(shù)據(jù)或者將存在許多錯(cuò)誤。為了消除這一問(wèn)題，可以使用成像接收器。這對(duì)于大量應(yīng)用來(lái)說(shuō)是復(fù)雜而昂貴的。D-IR-WLAN由于來(lái)自周圍物體的多個(gè)反射的信道的多路徑性質(zhì)而提供最差的BW。由于偏離輻射，長(zhǎng)的路徑長(zhǎng)度和反射丟失。因此，其具有最低的數(shù)據(jù)率。然而，其不具有任何安裝困難，并且其鏈路對(duì)于來(lái)自運(yùn)動(dòng)物體的障礙極其穩(wěn)定。因此，使用這種方法用于以10s Mbps的低數(shù)據(jù)率室內(nèi)應(yīng)用來(lái)說(shuō)是有吸引力的。
QDMS，或者有時(shí)稱為多點(diǎn)擴(kuò)散配置(MSDC)，是使用發(fā)射幾乎準(zhǔn)直射束的多光束發(fā)射器以及檢測(cè)器陣列的準(zhǔn)擴(kuò)散配置，每個(gè)檢測(cè)器具有較窄的視場(chǎng)(FOV)-參見S.Jivkova和M.Kavehrad，“ReceiverDesigns and Channel Characterization for Multi-Spot High-Bit-Rate Wireless Infrared Communications”，IEEE Transactions onCommunication，第49卷第12期，第2145頁(yè)(2001)。在某些情況下，檢測(cè)器陣列被構(gòu)成成像接收器-參見J.M.Kahn，R.You，”ImagingDiversity Receivers for High-Speed Infrared WirelessCommunication”，IEEE Communications Magazine，第88頁(yè)(1998)。
QDMS-IR-WLAN以某些有關(guān)多光束及其校準(zhǔn)的困難為代價(jià)提供數(shù)據(jù)率和穩(wěn)定性方面的增益。安裝越復(fù)雜，通信鏈路性能方面的增益越多。由于其安裝困難，該方法對(duì)于諸如室內(nèi)通信的低成本市場(chǎng)來(lái)說(shuō)并不理想。
未來(lái)室內(nèi)連網(wǎng)技術(shù)將需要高速數(shù)據(jù)傳送。這對(duì)于視頻內(nèi)容發(fā)射來(lái)說(shuō)尤其需要。紅外(IR)物理鏈路還具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)與RF鏈路相比關(guān)于光譜應(yīng)用沒(méi)有校準(zhǔn)(regulation)，以及(2)由于IR輻射更高的中心頻率，因此基本上較高的頻率數(shù)據(jù)調(diào)制是可行的。
附圖1a示意性地示出了對(duì)于一個(gè)示意房間的IR信道的幾何形狀。在該附圖中，提供了一對(duì)發(fā)射器(T)和檢測(cè)器(D)，并且它們的IR射束主要通過(guò)天花板耦合，因?yàn)檫@是在大多數(shù)房間中可用的最佳反射表面。該發(fā)射器和檢測(cè)器的光束和視場(chǎng)(FOV)可以具有廣義的Lambertian圖案或其近似值。該圖案可以由[(n+1)cosn(a)]/2π定義，其中“a”為發(fā)射器/檢測(cè)器的方向向量角，“n”是用于設(shè)置射束/FOV的窄度(narrowness)的整數(shù)。至于所涉及的數(shù)據(jù)率優(yōu)化，更理想的光束/FOV形式和反射功能不改變定性的結(jié)果。
附圖1中的源和檢測(cè)器的配置導(dǎo)致定義在一對(duì)發(fā)射器/接收器(分別為Tx/Rx)或如附圖1b中的表示為A和B的收發(fā)器之間的IR信道。該附圖示出了這些發(fā)射器和接收器/檢測(cè)器在4×5米房間的水平地板中的位置。所有的通信和信道響應(yīng)都定義在裝置A和B的TxRx對(duì)之間。附圖2示出了當(dāng)裝置A被用作兩種不同情況的發(fā)射器時(shí)，由用作接收器的裝置B檢測(cè)的天花板上的IR照明圖案。首先對(duì)附圖2a，任意的選擇發(fā)射器和接收器的方向圖案，然后對(duì)附圖2b的圖案進(jìn)行優(yōu)化。
附圖2a中的圖案僅僅是所檢測(cè)的IR照明的強(qiáng)度。在該圖案中每個(gè)點(diǎn)具有與光從其源向該檢測(cè)器傳播相關(guān)的時(shí)間延遲。附圖2a中IR信道例子的脈沖響應(yīng)在附圖3a中示出?？梢钥闯鲈撁}沖響應(yīng)示出了由于任意選擇源/檢測(cè)器方向角導(dǎo)致的多路徑情況。采用附圖3a的脈沖響應(yīng)的傅立葉變換給我們提供了頻率響應(yīng)和信道帶寬，如附圖3b所示。附圖3b中的+指示3dB帶寬的點(diǎn)，對(duì)此情況其僅為大約10MHz。
通過(guò)使前一個(gè)例子的光束/FOV圖案變窄，同時(shí)通過(guò)改變所述方向角，如附圖2b所示，IR信道的脈沖響應(yīng)可以優(yōu)化。該優(yōu)化的結(jié)果在附圖4中示出。優(yōu)化IR信道例子的脈沖響應(yīng)在附圖4a中示出?？梢钥闯?，該脈沖響應(yīng)示出了由于源/檢測(cè)器方向角及寬度的特殊選擇導(dǎo)致的單個(gè)峰值。該頻率響應(yīng)和信道帶寬在附圖4b中示出。此情況下3dB帶寬大約為80MHz。
附圖3和4中的信道數(shù)據(jù)率可以通過(guò)僅考慮其3dB點(diǎn)來(lái)比較。如這些附圖中所示的，對(duì)于任意配置的情況(附圖3)來(lái)說(shuō)3dB帶寬大約為10MHz，在優(yōu)化配置下(附圖4)大約為80MHz。因此，這些特殊例子的紅外通信帶寬可以提高8倍。此外，與附圖3相比，可以獲得附圖4中來(lái)自較高峰值信號(hào)能量的另一個(gè)接近2倍的增益。然后實(shí)際的數(shù)據(jù)率將取決于信噪比及調(diào)制類型。由于利用適當(dāng)?shù)恼{(diào)制和信噪(SNR)比，光譜應(yīng)用的效率可以達(dá)到幾比特/sec/Hz，準(zhǔn)擴(kuò)散多點(diǎn)IR通信信道可以期望達(dá)到朝著Gbps級(jí)的較好部分的數(shù)據(jù)率。
然而，這種已知的系統(tǒng)的問(wèn)題在于需要獲取源和檢測(cè)器的高數(shù)據(jù)率精細(xì)校準(zhǔn)。已知網(wǎng)絡(luò)的某些問(wèn)題涉及到在來(lái)自多路徑環(huán)境的數(shù)據(jù)信號(hào)電平的破壞性的干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種光無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及操作該網(wǎng)絡(luò)的方法，其具有高數(shù)據(jù)率，而不需要發(fā)射器或接收器精確的校準(zhǔn)。
本發(fā)明提供一種光通信裝置，包括產(chǎn)生光子密度波信號(hào)的光子密度波(PDW)源，用于反射該光子密度波信號(hào)的反射器，以及用于接收反射的光子密度波信號(hào)的接收器。該裝置還可以提供數(shù)字信號(hào)源，用于利用該數(shù)字信號(hào)調(diào)制光子密度波源的輸出以產(chǎn)生光子密度波信號(hào)的裝置，以及適于從中提取所述數(shù)字信號(hào)的接收器。
在該光通信裝置中，所述光子密度波信號(hào)可以是紅外信號(hào)。特別的，該光子密度波信號(hào)的頻率可以在從大約1GHz到10GHz的范圍內(nèi)，最好是1GHz到2.5GHz。
在該光通信裝置中，所述光子密度波源可以是源陣列。這提供了可以使用先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)來(lái)提高數(shù)據(jù)容量和/或接收的信號(hào)質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，在該光通信裝置中，所述接收器可以包括檢測(cè)器陣列。多個(gè)檢測(cè)器提供多個(gè)接收的信號(hào)。這些組合導(dǎo)致一個(gè)合適的組合器可以提高數(shù)據(jù)容量和/或接收的信號(hào)質(zhì)量。例如，光子密度波信號(hào)可以是時(shí)空編碼的。
反射器可以包括多個(gè)反射器，從而提供多個(gè)路徑。
所述裝置可以是共享資源網(wǎng)絡(luò)例如局域網(wǎng)，特別是室內(nèi)LAN的一部分。
本發(fā)明還為光通信網(wǎng)絡(luò)提供收發(fā)器，該收發(fā)器包括光子密度波源，以產(chǎn)生光子密度波信號(hào)，以及用于接收反射的光子密度波信號(hào)的接收器。該收發(fā)器還可以包括用于提供數(shù)字信號(hào)的裝置，以及用于利用數(shù)字信號(hào)調(diào)制光子密度波源的輸出以產(chǎn)生光子密度波信號(hào)的裝置，該接收器適于從中提取數(shù)字信號(hào)。
本發(fā)明還可以提供一種操作光通信網(wǎng)絡(luò)的方法，該方法包括產(chǎn)生光子密度波并輸出光子密度波信號(hào)，反射該光子密度波信號(hào)，并接收反射的光子密度波信號(hào)。該方法還可以包括產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)，利用該數(shù)字信號(hào)調(diào)制光子密度波以產(chǎn)生光子密度波信號(hào)，并從反射的光子密度波信號(hào)中提取數(shù)字信號(hào)。該方法還可以包括優(yōu)化PDW頻率的步驟，以便提高數(shù)據(jù)容量。所述優(yōu)化可以通過(guò)縮小“r”值來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，該方法還可以包括使用不止一個(gè)PDW頻率。
本發(fā)明提供一種網(wǎng)絡(luò)和操作該網(wǎng)絡(luò)的方法以及具有用于IR通信的附加物理層概念的網(wǎng)絡(luò)部件以減少由于多路徑信號(hào)引起的衰退的缺陷。在一個(gè)方面，對(duì)原始IR信號(hào)使用光子密度波。在第二個(gè)方面，使用以具有獨(dú)立可尋址部件的陣列形式的IR源和檢測(cè)器。在第三個(gè)方面，使用時(shí)空編碼通過(guò)利用多路徑來(lái)增加數(shù)據(jù)通信率。在第四個(gè)方面，通過(guò)設(shè)計(jì)PDW分量的光譜組成優(yōu)化時(shí)空編碼以適于給定的室內(nèi)環(huán)境。在第五個(gè)方面，提供一組工具來(lái)優(yōu)化對(duì)任意給定的環(huán)境的室內(nèi)信道應(yīng)用。這些工具利用從IR頻率向PDW頻率移動(dòng)調(diào)制的中央頻率。在第六個(gè)方面，利用時(shí)空編碼實(shí)現(xiàn)PDW激發(fā)的IR陣列。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，利用光子密度波。檢測(cè)器在多路徑室內(nèi)傳播之后接收通過(guò)PDW調(diào)制的IR信號(hào)調(diào)制的數(shù)據(jù)符號(hào)。選擇PDW的頻率和符號(hào)率以消除由檢測(cè)器中多路徑引起的破壞性的干擾。為了達(dá)到高數(shù)據(jù)率，在IR信號(hào)上使用更多的PDW分量。
根據(jù)本發(fā)明的第二和第三個(gè)方面，與源檢測(cè)器陣列和光譜時(shí)空編碼一起使用光子密度波。


附圖1(a)給出了具有IR通信系統(tǒng)的房間的橫截面圖。發(fā)射器(T)和檢測(cè)器(D)僅通過(guò)來(lái)自天花板的反射交互。附圖(b)指示了在4×5米房間的地板上的兩個(gè)特定的發(fā)射器/接收器對(duì)裝置(A和B)的位置(軸以dm為單位)。
附圖2示出了進(jìn)一步的IR通信系統(tǒng)。在附圖2b中，該系統(tǒng)在發(fā)射器/接收器對(duì)裝置A和B之間定義。附圖(a)和(b)指示當(dāng)裝置A在對(duì)應(yīng)于任意的和優(yōu)化的光束/FOV角和寬度的兩種情況下發(fā)射時(shí)，由裝置B檢測(cè)的顯示在例如天花板的表面上的IR光圖案。
附圖3(a)示出了對(duì)應(yīng)于附圖2a中照明圖案的信道的脈沖響應(yīng)，對(duì)應(yīng)于源/檢測(cè)器方向角的任意配置。(b)示出了用于附圖3a的脈沖響應(yīng)的頻率響應(yīng)。附圖3b中的+表示信道響應(yīng)的3dB點(diǎn)。強(qiáng)度是以相對(duì)單位(relative units)表示。
附圖4(a)示出了在優(yōu)化源/檢測(cè)器方向角和寬度之后信道的脈沖響應(yīng)。(b)示出了頻率響應(yīng)并指示信道帶寬的3dB點(diǎn)(+號(hào))。
附圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的室內(nèi)布置。
附圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的室內(nèi)布置。
附圖7示出了可以利用本發(fā)明的室內(nèi)布置。
附圖8示意性地示出了如何使PDW信號(hào)散射。
附圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的室內(nèi)接收器和發(fā)射器配置。
附圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的室內(nèi)接收器和發(fā)射器配置。
附圖11示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的多路徑、多源多檢測(cè)器配置以及僅為比較目的的無(wú)線RF陣列。
附圖12示出了可以使用本發(fā)明的PDW源。
具體實(shí)施例方式
下面將針對(duì)特定的實(shí)施例和特定的附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，但是本發(fā)明并不局限于此，而是僅由權(quán)利要求書限定。所描述的附圖僅僅是示意性的，并不是限制性的。在附圖中，為了示意性的目的，某些元件的大小可能夸張，并不是按比例繪制的。其中在本說(shuō)明書及權(quán)利要求書中使用術(shù)語(yǔ)“包括”，但是其并不排除其他元件或步驟。
此外，在本說(shuō)明書和權(quán)利要求書中任何術(shù)語(yǔ)例如第一、第二、第三等等的使用是為了在類似的元件之間進(jìn)行區(qū)分，并不一定按連續(xù)或年代先后順序描述。將會(huì)理解到所使用的術(shù)語(yǔ)在適當(dāng)?shù)那闆r下是可以替換的，并且這里所描述的本發(fā)明的實(shí)施例可以以除了在此所描述和表示的順序以外的其他順序操作。
此外在本說(shuō)明書和權(quán)利要求書中任何術(shù)語(yǔ)諸如上、下、在......下、通過(guò)、天花板、地板等等的使用是為了說(shuō)明性的目的，并不一定是描述相對(duì)位置。將會(huì)理解到，所使用的術(shù)語(yǔ)在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下是可以替換的，并且這里所描述的本發(fā)明的實(shí)施例可以以除了在此所描述和表示的方向以外的其他方向操作。
本發(fā)明的一個(gè)方面是使用共享資源網(wǎng)絡(luò)(SRN)，盡管單個(gè)收發(fā)器對(duì)也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在SRN中，共享硬件資源。根據(jù)本發(fā)明的SRN差不多與LAN或WAN同步，但是術(shù)語(yǔ)SRN被用于指示本發(fā)明并不局限于已知的LAN的特定方面，例如爭(zhēng)用方法或是否是以太網(wǎng)、令牌網(wǎng)(token ring)還是無(wú)線LAN。同時(shí)LAN或WAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并不被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制，例如總線物理結(jié)構(gòu)、星形物理結(jié)構(gòu)、分布式星型、環(huán)形物理結(jié)構(gòu)、總線邏輯、環(huán)形邏輯都可以適當(dāng)?shù)厥褂谩?br> 本發(fā)明涉及光通信網(wǎng)絡(luò)及其部件以及操作這些部件的方法。通過(guò)“光學(xué)的”是指可以用于通信目的的光的適當(dāng)波長(zhǎng)，例如可見的、紅外的或紫外線的。通常，可以使用紅外光，期望對(duì)波長(zhǎng)沒(méi)有任何限制，即接近或遠(yuǎn)離紅外波長(zhǎng)都是合適的。波長(zhǎng)的選擇可以主要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)部件的工業(yè)效用來(lái)確定。波長(zhǎng)可以選擇為從600nm到1500nm范圍內(nèi)，但是由于便宜的電子部件的可用性更適宜在大約800nm到1300nm。
本發(fā)明可以利用源及檢測(cè)器陣列(SA和DA)和/或時(shí)空(ST)編碼。SA/DA以及特別是ST技術(shù)依靠這樣的事實(shí)，即輻射從所述環(huán)境中的多種物體散射而得到，并且在SA或DA的元件之間提供附加的信道。然而，如果這些散射相互關(guān)聯(lián)，則通信信道也相互關(guān)聯(lián)，并且很明顯不會(huì)產(chǎn)生任何實(shí)際的附加信道。為了散射，所述波長(zhǎng)應(yīng)當(dāng)與SA周圍物體的大小和距離可比。這導(dǎo)致近似共振散射，并且其提供豐富的特征標(biāo)(signatures)組作為角度和大小的函數(shù)。這有助于使到達(dá)DA的信道去相關(guān)，因此有助于以增加的信號(hào)處理為代價(jià)獲取較高的數(shù)據(jù)率。公式2中的“r”參數(shù)可以用作(去)相關(guān)的量度，其值在0與1之間。其是定義房間中的一個(gè)散射事件相對(duì)于另一個(gè)散射事件有多獨(dú)立。對(duì)于r值的適當(dāng)范圍是0.0到0.4。最好不要選擇接近1的值。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，利用SA/DA和/或ST方法來(lái)修改D-IR-WLAN。直接利用D-IR-WLAN的問(wèn)題在于載波頻率現(xiàn)在是在波長(zhǎng)為大約1微米(micrometer)的范圍內(nèi)的光譜范圍內(nèi)。實(shí)際上，包括用于IR輻射的源和檢測(cè)器大小的距離和物體尺寸都比微米大的多。因此，在此光學(xué)范圍內(nèi)，任何微米大小的散射在源和檢測(cè)器陣列中都沒(méi)有效果。在這種情況下，多路徑信道特征高度相關(guān)。
本發(fā)明提供一種特別適于室內(nèi)使用的無(wú)線光學(xué)網(wǎng)絡(luò)，其具有較高的數(shù)據(jù)率，并且不需要大量的精細(xì)的調(diào)節(jié)位置和/或校準(zhǔn)發(fā)射器、接收器、反射器或擴(kuò)散器。在一個(gè)方面，本發(fā)明通過(guò)在IR信號(hào)中產(chǎn)生大量相對(duì)不相關(guān)的信號(hào)克服了由室內(nèi)環(huán)境中的反射引起的多路徑干擾，所述不相關(guān)信號(hào)可以根據(jù)公知的多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)原理進(jìn)行處理。實(shí)際上，本發(fā)明利用由來(lái)自室內(nèi)物體的多散射引起的多路徑，以便增加信道容量。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種特別適于室內(nèi)使用的網(wǎng)絡(luò)，其提供從在室內(nèi)環(huán)境，特別是室內(nèi)辦公室或商業(yè)環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的大量傳統(tǒng)項(xiàng)目的任何項(xiàng)目散射的IR信號(hào)。這可以通過(guò)將IR信號(hào)作為光子密度波發(fā)射來(lái)實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步的改進(jìn)可以通過(guò)使用多個(gè)接收器和發(fā)射器以及時(shí)空編碼來(lái)獲得。為了實(shí)現(xiàn)所述改進(jìn)，發(fā)射器由多個(gè)空間排列的可獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的IR源，特別是光子密度波IR源構(gòu)成。為了提供多個(gè)散射信號(hào)，來(lái)自發(fā)射器的IR信號(hào)可以被例如位于房間的天花板上的多點(diǎn)準(zhǔn)擴(kuò)散裝置反射。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，通過(guò)使用光子密度波(PDW)技術(shù)來(lái)消除在物體和波長(zhǎng)大小范圍內(nèi)巨大差異的問(wèn)題。PDW是強(qiáng)度調(diào)制傳播光波，通常具有RF范圍內(nèi)的調(diào)制頻率。這可以使得覆蓋從100s MHz到10s GHz的頻率，可以自由產(chǎn)生可與所述環(huán)境特別是室內(nèi)的物體的任何大小分布相比的PDW波長(zhǎng)。在本發(fā)明的一個(gè)方面，在相同的系統(tǒng)中例如作為一個(gè)選項(xiàng)可以使用PDW的幾個(gè)頻率。由于PDW散射可與典型的室內(nèi)物體的大小兼容，因此例如通過(guò)改變PDW的調(diào)制頻率，可以使多路徑IR信道不相關(guān)。在本發(fā)明的其他方面，IR-WLAN數(shù)據(jù)率可以通過(guò)在任何給定的特定環(huán)境中改變PDW的波長(zhǎng)進(jìn)行優(yōu)化。本發(fā)明的實(shí)施例包括PDW輔助的D-IR-WLAN及其使用SA/DA和ST方法的網(wǎng)絡(luò)部件。由于PDW可以被設(shè)計(jì)成根據(jù)從SA/DA/ST方法獲得最佳利益的需要使信道之間的關(guān)聯(lián)最小化，與簡(jiǎn)單的D-IR-WLAN相比，可以提高數(shù)據(jù)率，同時(shí)仍然保持線路的穩(wěn)定性和可靠性。也就是說(shuō)，在本發(fā)明的實(shí)施例中，為D-IR-WLAN提供光源陣列(SA)以及光檢測(cè)器陣列(DA)。其余系統(tǒng)部件可以大部分保持相同。例如，這可能包括RF前端和基帶信號(hào)處理。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，PDW光源/檢測(cè)器被使用包括耦合至SA的光纖尖端陣列以及DA的硅光電二極管技術(shù)。
如附圖5示意說(shuō)明的，在本發(fā)明的實(shí)施例中，檢測(cè)器D接收在源S調(diào)制的以及在多路徑室內(nèi)傳播之后通過(guò)PDW調(diào)制的IR信號(hào)發(fā)射的數(shù)據(jù)符號(hào)。選擇PDW的頻率和符號(hào)率來(lái)消除由檢測(cè)器的多路徑引起的破壞性的干擾。在附圖5的網(wǎng)絡(luò)中，IR光的波長(zhǎng)小于室內(nèi)環(huán)境中的平均散射長(zhǎng)度，在實(shí)際情況中比散射長(zhǎng)度短很多。然而，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，PDW的波長(zhǎng)可以由與散射長(zhǎng)度相同級(jí)別的幅值構(gòu)成。PDW的優(yōu)選頻率范圍為從大約1GHz到10GHz，但是最好在大約1GHz或2.4GHz，因?yàn)樵诤笳叩念l率下存在RF電子設(shè)備。該結(jié)果是房間內(nèi)正常物體通常將散射IR信號(hào)，并且產(chǎn)生基本上不相關(guān)的信號(hào)將導(dǎo)致在接收器R的接收得到改進(jìn)。
如附圖6示意說(shuō)明的，在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)器陣列D接收在源陣列S調(diào)制的以及在多路徑室內(nèi)傳播之后通過(guò)多個(gè)PDW調(diào)制的IR信號(hào)發(fā)射的數(shù)據(jù)符號(hào)。該源陣列包括兩個(gè)或多個(gè)光源。選擇PDW發(fā)射信號(hào)的頻率和空間位置以及符號(hào)率以消除在每個(gè)檢測(cè)器陣列部件處的多路徑引起的破壞性的干擾。如同附圖5的網(wǎng)絡(luò)一樣，IR光的波長(zhǎng)比室內(nèi)環(huán)境中的平均散射長(zhǎng)度小很多，并且PDW由與該散射長(zhǎng)度相同級(jí)別的幅值構(gòu)成。其結(jié)果是房間中普通物體將散射IR信號(hào)，并且將導(dǎo)致接收器R的接收改進(jìn)。PDW波長(zhǎng)的優(yōu)選范圍是從大約1GHz到10GHz，但是最好是大約1GHz或2.4GHz，因?yàn)樵诤笳叩念l率下存在RF電子設(shè)備。由于來(lái)自多路徑組合的豐富的“自由度”數(shù)量，IR源的空間隔離，以及PDW設(shè)計(jì)參數(shù)，數(shù)據(jù)率可以比以前已知的技術(shù)高。根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，可以采用時(shí)空編碼和PDW IR信道的光譜分量，特別是對(duì)給定的室內(nèi)環(huán)境，以獲得高數(shù)據(jù)率。發(fā)射器中IR光源之間的間距最好應(yīng)當(dāng)選擇使得在接收器接收的信號(hào)之間的相關(guān)性減少到最小。與在RF情況下的技術(shù)類似，該間距最好可以選擇在PDW波長(zhǎng)的一半左右，例如40-70％，最好是PDW波長(zhǎng)的50-60％。從理論上考慮，這通常是可以獲得的，只要在所述源之間的間距大于PDW波長(zhǎng)的一半。在室內(nèi)環(huán)境中，這可以容易地通過(guò)使它們分離而獲得。
對(duì)室內(nèi)環(huán)境例如附圖5或6中的環(huán)境評(píng)估的光譜時(shí)空編碼多模式遠(yuǎn)程通信信道的數(shù)據(jù)承載容量可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員確定。例如，這種系統(tǒng)的信道容量理論上已被Sergey Loyka在“Channel capacity ofn-Antenna BLAST Architecture”，Electronic Letters，第36卷第7期，第660頁(yè)中研究，同時(shí)參見A.Alonso，S.B.Colak，Proc.LEOSBenelux，第129頁(yè)(2001)，兩者結(jié)合在此作為參考。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解到本發(fā)明對(duì)該論文中天線的引用是指輻射元件，并且本發(fā)明中是IR源或檢測(cè)器。因此，所接收的信號(hào)向量，從發(fā)射的信號(hào)向量x通過(guò)以下公式獲得y1y2=H11H12H21H22*x1x2]]>公式1其中H為標(biāo)準(zhǔn)化的室內(nèi)環(huán)境通信信道矩陣。然后多信道的容量C[(比特/秒)/赫茲]由以下公式給出C=log2det(I+SH(w)H(w)*Nn)≈log21(1+SN+[1-r2(w)]×(SN)2)bit/sHz]]>公式2其中I為單位矩陣，S/N是信噪比(dB)，n是發(fā)射器/接收器的數(shù)量。所述容量由信道矩陣的秩，H確定。精確增益(exact gain)也是矩陣分量的函數(shù)，其依次取決于所述媒介的不同信道之間的相關(guān)性r(w)。輸入向量根據(jù)不同的波長(zhǎng)在時(shí)空域上在光譜域中具有附加自由度。這通過(guò)增加矩陣的秩有利于容量。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，通過(guò)選擇IR信號(hào)中使相鄰信道之間的相關(guān)性最小的頻譜分量來(lái)剪裁信號(hào)。這兩個(gè)編碼分量提供設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)優(yōu)化室內(nèi)通信防止信道相互關(guān)聯(lián)和信道內(nèi)分散。
附圖7中示意性的表示了QDMS或MSDC IR-LAN。其包括一個(gè)或多個(gè)例如位于地板附近的發(fā)射器，位于或分布在天花板上的多個(gè)擴(kuò)散點(diǎn)，以及一個(gè)或多個(gè)位于某些位置的接收器R，例如桌子上。在QDMS或MSDC-IR LAN中，一個(gè)或多個(gè)發(fā)射器T利用多個(gè)窄的光束照射房間表面。這些光束的反射被成像到一個(gè)或多個(gè)接收器R中。發(fā)射器T中的IR光源可以以Lambertian的形式發(fā)射IR光束。擴(kuò)散點(diǎn)的反射器例如也可以以Lambertian的形式反射這些光束。接收器R的檢測(cè)器例如可以被選擇來(lái)感測(cè)以陡錐形(sharp-cone)或Lambertian形式給定的視場(chǎng)。其最好將源/檢測(cè)器對(duì)任意放置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，使用用于實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)率的具有時(shí)空編碼的多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)。該MIMO-ST實(shí)施例引入電子/算法解決方案，其比為QDMS單獨(dú)所需的機(jī)械校準(zhǔn)優(yōu)化更實(shí)用更便宜。對(duì)于MIMO-ST，在信道區(qū)域中提供了大量獨(dú)立的散射器。如果使用來(lái)自房間中物體的散射，則散射的尺寸通常是不合適的。在這種情況下，有利的是可以插入附加的散射物體到房間中，如附圖9和附圖10所示。時(shí)空編碼利用信號(hào)的空間多樣性。該空間多樣性允許在面臨多路失真的IR通信系統(tǒng)的容量極大的增加。發(fā)射器T可以由陣列或紅外源構(gòu)成，每一個(gè)都是可獨(dú)立尋址的。每個(gè)源是編碼的。例如，除了較簡(jiǎn)單的例如索羅門(Solomon)編碼方法外的卷積編碼技術(shù)。典型的特定例子是維特比(Viterbi)編碼(解碼)，其可以在通信鏈路任一端實(shí)現(xiàn)。此外，接收器R可以使用最大似然度(ML)解碼器。
為了應(yīng)用MIMO操作和ST編碼到IR無(wú)線LAN通信中，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例利用光子密度波(PDW)。使用天花板作為反射器導(dǎo)致以米為尺寸，因此在反射器表面PDW的散射尺寸是米的一小部分。這意味著房間中任何以數(shù)十(tens)厘米(cm)的數(shù)量級(jí)為大小的物體都將提供可用于IR無(wú)線LAN的ST編碼的散射。因此，如上指出的，在本發(fā)明的此方面，PDW的波長(zhǎng)被選擇使得房間中的普通物體將引起散射。
光子密度波可以通過(guò)兩個(gè)波長(zhǎng)激光或通過(guò)對(duì)單個(gè)激光的光調(diào)制方法產(chǎn)生，或者可以在當(dāng)來(lái)自光源的光子穿透具有超過(guò)大約光子的平均自由行路徑10倍厚度的混濁介質(zhì)時(shí)獲得，并且在那里被多重散射。在分散的光子密度波中通過(guò)所述介質(zhì)傳播的光子被散射和吸收，從而所述光子的獨(dú)立波長(zhǎng)中的任何相干性都被丟失。然而，光子密度波(即通過(guò)表示光子密度的介質(zhì)傳播的波)通過(guò)該具有相干波陣面(wavefront)的介質(zhì)移動(dòng)。在該擴(kuò)散波中可用的信息量可以通過(guò)使用成像IR輻射的源的強(qiáng)度(即幅值)調(diào)制和相位調(diào)制來(lái)增加。IR輻射可以通過(guò)激光或任何其他適合IR輻射的形式產(chǎn)生。強(qiáng)度調(diào)制的光子密度波的波長(zhǎng)和衰減是調(diào)制-頻率和吸收的復(fù)雜函數(shù)。在給定的調(diào)制頻率，光子密度波在均勻的材料中以恒定相位速度傳播，這表示其相位波前(phase front)保持相干性。擴(kuò)散光子密度波的波長(zhǎng)隨吸收的增加而增加，因?yàn)殚L(zhǎng)的光子路徑可能變得很小。擴(kuò)散光子密度波的衰減隨著其通過(guò)混濁介質(zhì)的傳播指數(shù)變化。當(dāng)其在具有類似于其波長(zhǎng)的大小的物體周圍衍射時(shí)PDW被散射(參見附圖8的示意表示)。
附圖9示出了附圖5所示的適宜室內(nèi)使用的類型，即在具有地板、墻和天花板的準(zhǔn)擴(kuò)散多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)100的示意結(jié)構(gòu)圖。其包括包含數(shù)據(jù)源2，一個(gè)或多個(gè)任選的源編碼單元4，一個(gè)或多個(gè)任選的信道編碼單元6以及一個(gè)或多個(gè)用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)IR源12以產(chǎn)生PDW16的驅(qū)動(dòng)器8的一個(gè)或多個(gè)發(fā)射器10。PDW是由驅(qū)動(dòng)器8利用已通過(guò)發(fā)射鏈路產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，所述發(fā)射鏈路可以包括數(shù)據(jù)源2和任選的源編碼單元4以及信道編碼單元6。在本發(fā)明中，PDW是擴(kuò)散的，或者至少具有“多散射”特征。源2可以是任何數(shù)字信號(hào)源，例如桌上電腦，膝上電腦，掌上電腦，個(gè)人數(shù)字助理(PDA)，打印機(jī)，傳真機(jī)，網(wǎng)卡等等。源編碼單元4可以執(zhí)行傳統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)源編碼，例如壓縮、加密等等。信道編碼單元6可以執(zhí)行傳統(tǒng)的信道編碼，包括調(diào)制、交織、增強(qiáng)編碼(turbo coding)，塊或格柵編碼(trellis coding)，糾錯(cuò)編碼等等。多個(gè)反射點(diǎn)18按空間陣列方式排列，最好排列在用于反射PDW信號(hào)16的房間天花板上。該陣列在附圖中被著重強(qiáng)調(diào)。其不必必須擴(kuò)展到超出天花板的自然表面，并且其不需要是規(guī)則的陣列。在天花板中某些小的，幾乎“自然”的不平整可以在“r”參數(shù)中提供足夠的去相關(guān)。除此之外，如果需要也可以使用房間其他表面的散射物體。提供的一個(gè)或多個(gè)接收器20包括一個(gè)或多個(gè)IR檢測(cè)器14，用于一個(gè)或多個(gè)IR檢測(cè)器的一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器22，一個(gè)或多個(gè)任選的解調(diào)器24，一個(gè)或多個(gè)任選的信道解碼器26，一個(gè)或多個(gè)任選的源解碼器28以產(chǎn)生輸出的數(shù)字信號(hào)30。解碼器執(zhí)行編碼器的相反功能?？梢允褂弥T如RAKE組合器的組合器。這既可以是硬接線濾波器也可以是通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)。一個(gè)例子是用于天花板反射器的對(duì)角的一對(duì)源/檢測(cè)器。發(fā)射器10中的IR光源例如可以以Lambertian形式發(fā)射IR光束。擴(kuò)散點(diǎn)18的反射器例如也可以以Lambertian形式反射這些光束。接收器20的檢測(cè)器14例如可被選擇對(duì)于以陡錐形或Lambertian形式給定的視場(chǎng)敏感。
在附圖9中，為了清晰而示出獨(dú)立的發(fā)射器和接收器，然而，應(yīng)當(dāng)理解到，通常網(wǎng)絡(luò)部件被提供作為用于雙向通信的收發(fā)器。此外，該收發(fā)器可以是共享資源網(wǎng)絡(luò)例如LAN的一部分，并且可以操作LAN協(xié)議例如以太網(wǎng)或類似協(xié)議。特別的，如上所述發(fā)射器和接收器的組合可以在諸如LAN的共享資源網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)中。
附圖10示出了附圖6所示適宜室內(nèi)，即在具有地板、墻和天花板的房間中使用的多點(diǎn)準(zhǔn)擴(kuò)散網(wǎng)絡(luò)200的示意框圖。其包括包含數(shù)據(jù)源42，一個(gè)或多個(gè)任選的源編碼單元44，一個(gè)或多個(gè)信道編碼單元46以及一個(gè)或多個(gè)用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)IR源52的驅(qū)動(dòng)器48的陣列。PDW是由驅(qū)動(dòng)器48利用已通過(guò)發(fā)射鏈路產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，所述發(fā)射鏈路可以包括數(shù)據(jù)源42和任選的源編碼單元44以及信道編碼單元46。該源52產(chǎn)生PDWs56。所述源42可以是任何數(shù)字信號(hào)源，例如桌上電腦，膝上電腦，掌上電腦，個(gè)人數(shù)字助理(PDA)，打印機(jī)，傳真機(jī)，網(wǎng)卡等等。源編碼單元44可以執(zhí)行傳統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)源編碼，例如壓縮、加密等等。信道編碼單元46可以執(zhí)行傳統(tǒng)的信道編碼，包括調(diào)制、交織、增強(qiáng)編碼，塊或格柵編碼，糾錯(cuò)編碼等等。特別是，其執(zhí)行用于傳遞到IR源52的信號(hào)的時(shí)空編碼的編碼。多個(gè)反射點(diǎn)58按空間陣列方式排列，最好排列在用于反射PDW信號(hào)56的房間天花板上。提供的一個(gè)或多個(gè)接收器60包括IR檢測(cè)器63的一個(gè)或多個(gè)陣列61，一個(gè)或多個(gè)任選的解調(diào)器64，一個(gè)或多個(gè)包含一個(gè)或多個(gè)組合器的信道解碼器66，一個(gè)或多個(gè)任選的源解碼器68以產(chǎn)生輸出的數(shù)字信號(hào)70。所述解碼器執(zhí)行編碼器的相反功能。
發(fā)射器40中的IR光源52例如可以以Lambertian形式發(fā)射IR光束。擴(kuò)散點(diǎn)58的反射器例如也可以以Lambertian形式反射這些光束。接收器60的檢測(cè)器61例如可以被選擇對(duì)以陡錐形或Labertian形式給定的視場(chǎng)敏感。
在附圖10中，為了清晰而示出獨(dú)立的發(fā)射器和接收器，然而，應(yīng)當(dāng)理解到，通常網(wǎng)絡(luò)部件被提供作為用于雙向通信的收發(fā)器。此外，該收發(fā)器可以是共享資源網(wǎng)絡(luò)例如LAN的一部分，并且可以操作LAN協(xié)議例如以太網(wǎng)或類似協(xié)議。特別的，如上所述發(fā)射器和接收器的組合可以在諸如LAN的共享資源網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)中。
參照附圖11，發(fā)射器側(cè)的SA和接收器側(cè)的DA與RF無(wú)線天線陣列一起被表示為“二極管”部件，用于比較。更特別的是，在左側(cè)存在給出PDW的IR源，在右側(cè)存在IR檢測(cè)器陣列。例如，SA可以是一組通過(guò)發(fā)射器Tx中的RF電子設(shè)備調(diào)制的半導(dǎo)體激光二極管。發(fā)射器的輸出阻抗最好與二極管激光器匹配。根據(jù)激光二極管輸出與其各個(gè)階段之間的間隔，產(chǎn)生強(qiáng)度調(diào)制波，其為PDW。DA可以是一組耦合至與檢測(cè)器二極管負(fù)載匹配的接收器Rx阻抗的RF電子設(shè)備的硅IR光電二極管檢測(cè)器。
對(duì)SA陣列例如在1GHz進(jìn)行調(diào)制，從SA陣列得到的PDW波在RF信道中傳播。在PDW在該信道中傳播后，其將沖擊(impinge on)產(chǎn)生DC(連續(xù)波)和AC(在1GHz的RF部分)分量的DA陣列。根據(jù)每個(gè)從一個(gè)源到檢測(cè)器的PDW路徑中的散射歷史，DC對(duì)AC的比率將是不同的。這些差異將在PDW的長(zhǎng)度規(guī)(length scale)波動(dòng)，即例如對(duì)于1GHz在大約30cm。
如上所述除激光二極管的直接調(diào)制，PDW可以使用單個(gè)雙波長(zhǎng)激光器產(chǎn)生，然后通過(guò)一組具有不同長(zhǎng)度(提供相位變化)和不同的時(shí)間相關(guān)的幅值(使用PDW獲得數(shù)據(jù)信號(hào))的光纖饋送其輸出。合適的配置在附圖12中示出。這包括雙波長(zhǎng)激光源72，例如，具有219MHz的激光頻率間隔，其輸出被輸送到分裂器74，其中光束被分成兩個(gè)并且沿著兩個(gè)不同長(zhǎng)度的光纖76，78發(fā)射。在這些光纖76的至少一個(gè)光纖中，提供光功率控制單元80用于調(diào)制一個(gè)光束，例如調(diào)制器-衰減器以調(diào)制光束的幅值。光纖的長(zhǎng)度被選擇以使得在兩個(gè)相干激光射束之間相對(duì)于調(diào)制波存在如180°的相位差。因此，該相位間隔是調(diào)制波長(zhǎng)的一小部分。
雖然公開了兩種產(chǎn)生PDW的方法，本發(fā)明并不局限于這兩種方法，而是包括任何適合的方法。
對(duì)于對(duì)所接收的PDW的檢測(cè)方法，一種適宜且經(jīng)濟(jì)的方法是采集在光纖尖端所接收的光信號(hào)，并將這些信號(hào)傳送至光檢測(cè)器例如單個(gè)芯片檢測(cè)器陣列，例如硅CMOS圖像檢測(cè)器陣列或CCD陣列。每個(gè)檢測(cè)器從一個(gè)光纖接收信號(hào)并檢測(cè)PDW的DC和AC部分。然后通過(guò)適當(dāng)?shù)姆蛛x裝置，例如諸如電容或電容器陣列的高通濾波器對(duì)AC部分進(jìn)行分離。然后，分離的信號(hào)被傳送至RF電子電路。正如將從以上理解到的，與導(dǎo)致高相關(guān)信道矩陣元件的DC照明的情況相比，本發(fā)明例如對(duì)于2×2源/檢測(cè)器陣列的情況，通過(guò)使用不相關(guān)的PDW散射將信道容量至少提高了2倍。利用包含大量源/檢測(cè)器的陣列可以進(jìn)行較好的容量改進(jìn)。由于獲得PDW不相關(guān)信道的波動(dòng)性，并且從SA/DA及ST編碼技術(shù)獲得提高信道效率的進(jìn)一步的益處。所檢測(cè)的PDW波動(dòng)定量的等同于多路徑效應(yīng)，除了其由于在物體表面的反射率和吸收的差異而在量上的改變。這些波動(dòng)用于定義新的SA/DA信道和用于PDW輔助的D-IR-WLAN的ST編碼。
應(yīng)當(dāng)理解，雖然這里已對(duì)根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例、特定構(gòu)造和配置，以及材料進(jìn)行論述，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下可以在形式上或細(xì)節(jié)上進(jìn)行各種變化或修改。
權(quán)利要求
1.一種光通信裝置(100，200)，包括數(shù)字信號(hào)源(2；42)，光子密度波源(12；50；52)，用于利用所述數(shù)字信號(hào)調(diào)制光子密度波源(12；50；52)的輸出以產(chǎn)生光子密度波信號(hào)(16；56)的裝置(8，48)，反射器(18，58)，用于反射光子密度波信號(hào)，以及接收器(20；60)，用于接收反射的光子密度波信號(hào)并用于從中提取數(shù)字信號(hào)(30，70)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光通信裝置，其中所述光子密度波信號(hào)是紅外信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光通信裝置，其中所述光子密度波信號(hào)的頻率在從大約1GHz到10GHz的范圍內(nèi)，最好是從1GHz到2.5GHz。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光通信裝置，其中所述光子密度波源(50，52)為源陣列(52)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光通信裝置，其中所述光子密度波信號(hào)是時(shí)空編碼的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光通信裝置，其中所述接收器(60)包括檢測(cè)器陣列(61)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光通信裝置，其中所述反射器(18)包括多個(gè)反射器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光通信裝置，其中該裝置包括部分共享資源網(wǎng)絡(luò)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光通信裝置，其中所述裝置位于室內(nèi)。
10.一種用于光通信網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)器，該收發(fā)器包括用于提供數(shù)字信號(hào)的裝置(2；42)，光子密度波源(12；50；52)，用于利用所述數(shù)字信號(hào)調(diào)制光子密度波源(2；50；52)的輸出以產(chǎn)生光子密度波信號(hào)(16，56)的裝置(8；48)，以及接收器(20，60)，用于接收反射的光子密度波信號(hào)并用于從中提取數(shù)字信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的收發(fā)器，其中所述光子密度波信號(hào)是紅外信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的收發(fā)器，所述光子密度波源(50，52)為源陣列(52)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的收發(fā)器，其中所述光子密度波信號(hào)是時(shí)空編碼的。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的收發(fā)器，其中所述接收器(60)包括檢測(cè)器陣列(61)。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的收發(fā)器，其中該收發(fā)器是共享資源網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
16.一種操作光通信網(wǎng)絡(luò)的方法，包括產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)，產(chǎn)生光子密度波，利用數(shù)字信號(hào)調(diào)制該光子密度波以產(chǎn)生光子密度波信號(hào)，反射光子密度波信號(hào)，以及接收反射的光子密度波信號(hào)，并從反射的光子密度波信號(hào)中提取數(shù)字信號(hào)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述光子密度波信號(hào)是紅外信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述光子密度波信號(hào)是從源陣列產(chǎn)生的。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括光子密度波信號(hào)的時(shí)空編碼。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中接收反射的光子密度波信號(hào)包括在檢測(cè)器陣列接收信號(hào)。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括優(yōu)化光子密度波信號(hào)以便增加數(shù)據(jù)容量的步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括使用不止一個(gè)光子密度波信號(hào)。
全文摘要
提供一種網(wǎng)絡(luò)及操作該網(wǎng)絡(luò)的方法，以及具有用于IR通信以減少由于多路徑信號(hào)引起的衰退缺陷的附加物理層概念的網(wǎng)絡(luò)部件。在一個(gè)方面，使用原始IR信號(hào)上的光子密度波(PDW)。在第二個(gè)方面，使用以陣列形式具有獨(dú)立可尋址部件的IR源和檢測(cè)器。在第三個(gè)方面，使用時(shí)空編PDW部件碼利用多路徑增加數(shù)據(jù)通信率。在第四個(gè)方面，通過(guò)設(shè)計(jì)PDW部件的光譜組成來(lái)優(yōu)化時(shí)空編碼以適應(yīng)給定的室內(nèi)環(huán)境。在第五個(gè)方面，提供一組工具對(duì)任何給定的環(huán)境優(yōu)化室內(nèi)信道應(yīng)用。這些工具利用從IR頻率向PDW頻率移動(dòng)調(diào)制的中央頻率。在第六個(gè)方面，利用時(shí)空編碼實(shí)現(xiàn)PDW激發(fā)的IR陣列。
文檔編號(hào)H04B10/114GK1883139SQ200480033313
公開日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2004年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月14日
發(fā)明者S·B·科拉克 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司