本發(fā)明涉及光通信
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種光通信方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
：隨著高亮度發(fā)光二極管(LED)照明燈的普及與無(wú)線電頻譜資源的緊缺，科研人員開(kāi)始考慮將LED燈光用于照明的同時(shí)，還用來(lái)傳輸信息，于是出現(xiàn)了可見(jiàn)光通信技術(shù)。相比無(wú)線電通信技術(shù)，可見(jiàn)光通信技術(shù)有許多優(yōu)點(diǎn)：1、無(wú)需頻譜許可；2、不產(chǎn)生可能對(duì)人體有害的電磁輻射；3、基于視距傳播途徑，通信更安全等。然而目前光通信也存在一些不足，諸如對(duì)移動(dòng)終端移動(dòng)性的支持不強(qiáng)，需要大量的通信光源才能保證與移動(dòng)終端的正常通信，導(dǎo)致光的利用率不足。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：基于此，有必要針對(duì)現(xiàn)有的光通信對(duì)移動(dòng)終端移動(dòng)性的支持不強(qiáng)導(dǎo)致對(duì)光的利用率不足的問(wèn)題，提供一種光通信方法和設(shè)備。一種光通信方法，包括以下步驟：獲取各光信號(hào)收發(fā)裝置所接收的光測(cè)試信號(hào)的參數(shù)值，其中，光測(cè)試信號(hào)是由移動(dòng)終端發(fā)送的；根據(jù)各光測(cè)試信號(hào)的參數(shù)值確定與移動(dòng)終端關(guān)聯(lián)的光信號(hào)收發(fā)裝置組；通過(guò)光信號(hào)收發(fā)裝置組與移動(dòng)終端進(jìn)行通信。一種光通信設(shè)備，其特征在于，包括以下裝置：光信號(hào)收發(fā)裝置，用于接收光測(cè)試信號(hào)，其中，所述光測(cè)試信號(hào)是由移動(dòng)終端發(fā)送的；光通信主處理器，用于獲取各光信號(hào)收發(fā)裝置所接收的光測(cè)試信號(hào)的參數(shù)值，根據(jù)各光測(cè)試信號(hào)的參數(shù)值確定與所述移動(dòng)終端關(guān)聯(lián)的光信號(hào)收發(fā)裝置組，通過(guò)所述光信號(hào)收發(fā)裝置組與所述移動(dòng)終端進(jìn)行通信。根據(jù)上述本發(fā)明的光通信方法和設(shè)備，其是通過(guò)各光信號(hào)收發(fā)裝置接收移動(dòng)終端發(fā)送的光測(cè)試信號(hào)；根據(jù)各光測(cè)試信號(hào)的參數(shù)值確定與移動(dòng)終端關(guān)聯(lián)的光信號(hào)收發(fā)裝置組；通過(guò)光信號(hào)收發(fā)裝置組與移動(dòng)終端進(jìn)行通信。在本發(fā)明中，先通過(guò)光測(cè)試信號(hào)的參數(shù)值來(lái)選取與移動(dòng)終端關(guān)聯(lián)的光信號(hào)收發(fā)裝置組，利用選取的光信號(hào)收發(fā)裝置組與移動(dòng)終端進(jìn)行通信，由于移動(dòng)終端移動(dòng)后位置改變，各光信號(hào)收發(fā)裝置接收到的光測(cè)試信號(hào)的參數(shù)值也會(huì)改變，利用光測(cè)試信號(hào)的參數(shù)值可以動(dòng)態(tài)選取與移動(dòng)終端關(guān)聯(lián)的光信號(hào)收發(fā)裝置組，很好地適應(yīng)了移動(dòng)終端的移動(dòng)性，保證正常通信，而且并非所有的光信號(hào)收發(fā)裝置同時(shí)產(chǎn)生光通信功率，只有選取的光信號(hào)收發(fā)裝置組中的各光信號(hào)收發(fā)裝置產(chǎn)生光通信功率，節(jié)約了光能，提高了光的利用效率。附圖說(shuō)明圖1為其中一個(gè)實(shí)施例的光通信方法的流程示意圖；圖2為其中一個(gè)實(shí)施例的光通信設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為其中一個(gè)具體實(shí)施例的光通信設(shè)備的應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為其中一個(gè)具體實(shí)施例的LED燈與移動(dòng)終端的分組通信示意圖；圖5為其中一個(gè)具體實(shí)施例的LED燈與移動(dòng)終端的關(guān)聯(lián)流程示意圖。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施方式僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。參見(jiàn)圖1所示，為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中光通信方法的流程示意圖。該實(shí)施例中的光通信方法，包括以下步驟：步驟S101：獲取各光信號(hào)收發(fā)裝置所接收的光測(cè)試信號(hào)的參數(shù)值，其中，光測(cè)試信號(hào)是由移動(dòng)終端發(fā)送的；步驟S102：根據(jù)各光測(cè)試信號(hào)的參數(shù)值確定與移動(dòng)終端關(guān)聯(lián)的光信號(hào)收發(fā)裝置組；在本步驟中，光信號(hào)收發(fā)裝置組包括一個(gè)以上的光信號(hào)收發(fā)裝置；步驟S103：通過(guò)光信號(hào)收發(fā)裝置組與移動(dòng)終端進(jìn)行通信；具體的，光信號(hào)收發(fā)裝置可以接收或發(fā)送光通信信號(hào)，移動(dòng)終端包括智能手機(jī)(SmartPhone)、平板電腦、筆記本電腦、個(gè)人數(shù)字助理等，移動(dòng)終端包含感光裝置和發(fā)光裝置，移動(dòng)終端通過(guò)感光裝置可以接收光通信信號(hào)，移動(dòng)終端通過(guò)發(fā)光裝置可以發(fā)送光通信信號(hào)。在本實(shí)施例中，先通過(guò)光測(cè)試信號(hào)的參數(shù)值來(lái)選取與移動(dòng)終端關(guān)聯(lián)的光信號(hào)收發(fā)裝置組，利用選取的光信號(hào)收發(fā)裝置組與移動(dòng)終端進(jìn)行通信，由于移動(dòng)終端移動(dòng)后位置改變，各光信號(hào)收發(fā)裝置接收到的光測(cè)試信號(hào)的參數(shù)值也會(huì)改變，利用光測(cè)試信號(hào)的參數(shù)值可以動(dòng)態(tài)選取與移動(dòng)終端關(guān)聯(lián)的光信號(hào)收發(fā)裝置組，很好地適應(yīng)了移動(dòng)終端的移動(dòng)性，保證正常通信，而且并非所有的光信號(hào)收發(fā)裝置同時(shí)產(chǎn)生光通信功率，只有選取的光信號(hào)收發(fā)裝置組中的各光信號(hào)收發(fā)裝置產(chǎn)生光通信功率，節(jié)約了光能，提高了光的利用效率。優(yōu)選的，光信號(hào)收發(fā)裝置與光通信主處理器連接，光通信主處理器獲取各光信號(hào)收發(fā)裝置接收的光測(cè)試信號(hào)的參數(shù)值，并根據(jù)各光測(cè)試信號(hào)的參數(shù)值獲取與移動(dòng)終端關(guān)聯(lián)的光信號(hào)收發(fā)裝置組；光通信主處理器通過(guò)光信號(hào)收發(fā)裝置組獲取移動(dòng)終端的光通信信號(hào)，將需要反饋給移動(dòng)終端的光通信信號(hào)通過(guò)光信號(hào)收發(fā)裝置組發(fā)送給移動(dòng)終端。另外，光測(cè)試信號(hào)的參數(shù)值不僅包括光測(cè)試信號(hào)本身的性能參數(shù)值，還包括各光信號(hào)收發(fā)裝置接收光測(cè)試信號(hào)時(shí)的各種參數(shù)值。在其中一個(gè)實(shí)施例中，各光測(cè)試信號(hào)的參數(shù)值為各光測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度值，根據(jù)各光測(cè)試信號(hào)的參數(shù)值確定與移動(dòng)終端關(guān)聯(lián)的光信號(hào)收發(fā)裝置組的步驟包括以下步驟：分別比較各光測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度值與預(yù)設(shè)強(qiáng)度閾值的大?。贿x取光測(cè)試信號(hào)強(qiáng)度值大于預(yù)設(shè)強(qiáng)度閾值的光信號(hào)收發(fā)裝置，將各個(gè)選取的光信號(hào)收發(fā)裝置的集合作為光信號(hào)收發(fā)裝置組。在本實(shí)施例中，通過(guò)比較各光信號(hào)收發(fā)裝置接收到的光測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度值與預(yù)設(shè)強(qiáng)度閾值的大小，可以確定與發(fā)送該光測(cè)試信號(hào)的移動(dòng)終端關(guān)聯(lián)的光信號(hào)收發(fā)裝置，由此確定的光信號(hào)收發(fā)裝置與移動(dòng)終端進(jìn)行通信，兩者之間傳輸?shù)男盘?hào)強(qiáng)度可以保證通信的正常進(jìn)行。預(yù)設(shè)強(qiáng)度閾值可以根據(jù)通信的具體要求進(jìn)行調(diào)整，通信的具體要求一般為滿足正常通信，同時(shí)光信號(hào)收發(fā)裝置的總功耗最低。優(yōu)選的，本實(shí)施例中的步驟是在與光信號(hào)收發(fā)裝置連接的光通信主處理器中執(zhí)行。在其中一個(gè)實(shí)施例中，各光測(cè)試信號(hào)的參數(shù)值為各光測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度值，根據(jù)各光測(cè)試信號(hào)的參數(shù)值確定與移動(dòng)終端關(guān)聯(lián)的光信號(hào)收發(fā)裝置組的步驟包括以下步驟：根據(jù)各光測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度值獲取各光信號(hào)收發(fā)裝置與移動(dòng)終端的距離值；將各距離值從小到大排列，從最小距離值開(kāi)始依次選取預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的距離值，確定與預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的距離值對(duì)應(yīng)的各光信號(hào)收發(fā)裝置，將獲得的各光信號(hào)收發(fā)裝置的集合作為光信號(hào)收發(fā)裝置組。在本實(shí)施例中，根據(jù)各光信號(hào)收發(fā)裝置接收到的光測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度值可以計(jì)算獲得各光信號(hào)收發(fā)裝置與移動(dòng)終端的距離值；選取預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的較小距離值對(duì)應(yīng)的光信號(hào)收發(fā)裝置作為光信號(hào)收發(fā)裝置組。由于光信號(hào)收發(fā)裝置與移動(dòng)終端之間的距離越短，光信號(hào)收發(fā)裝置與移動(dòng)終端進(jìn)行通信所需的信號(hào)發(fā)送強(qiáng)度就越小，選取距離較小的光信號(hào)收發(fā)裝置與移動(dòng)終端進(jìn)行通信，兩者之間傳輸?shù)男盘?hào)強(qiáng)度可以保證通信的正常進(jìn)行。預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)可以根據(jù)通信的具體要求進(jìn)行調(diào)整，通信的具體要求一般為滿足正常通信，同時(shí)光信號(hào)收發(fā)裝置的總功耗最低。在其中一個(gè)實(shí)施例中，各光測(cè)試信號(hào)的參數(shù)值為各光測(cè)試信號(hào)的接收時(shí)刻值與發(fā)送時(shí)刻值的差值，根據(jù)各光測(cè)試信號(hào)的參數(shù)值確定與移動(dòng)終端關(guān)聯(lián)的光信號(hào)收發(fā)裝置組的步驟包括以下步驟：根據(jù)各光測(cè)試信號(hào)的接收時(shí)刻值與發(fā)送時(shí)刻值的差值獲取各光信號(hào)收發(fā)裝置與移動(dòng)終端的距離值；將各距離值從小到大排列，從最小距離值開(kāi)始依次選取預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的距離值，獲得與預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的距離值對(duì)應(yīng)的各光信號(hào)收發(fā)裝置，將獲得的各光信號(hào)收發(fā)裝置的集合作為光信號(hào)收發(fā)裝置組。在本實(shí)施例中，根據(jù)各光信號(hào)收發(fā)裝置接收到的光測(cè)試信號(hào)的接收時(shí)刻值與發(fā)送時(shí)刻值的差值(即光測(cè)試信號(hào)傳輸時(shí)間值)可以計(jì)算獲得各光信號(hào)收發(fā)裝置與移動(dòng)終端的距離值；選取預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的較小距離值對(duì)應(yīng)的光信號(hào)收發(fā)裝置作為光信號(hào)收發(fā)裝置組。由于光信號(hào)收發(fā)裝置與移動(dòng)終端之間的距離越短，光信號(hào)收發(fā)裝置與移動(dòng)終端進(jìn)行通信所需的信號(hào)發(fā)送強(qiáng)度就越小，選取距離較小的光信號(hào)收發(fā)裝置與移動(dòng)終端進(jìn)行通信，兩者之間傳輸?shù)男盘?hào)強(qiáng)度可以保證通信的正常進(jìn)行。預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)可以根據(jù)通信的具體要求進(jìn)行調(diào)整，通信的具體要求一般為滿足正常通信，同時(shí)光信號(hào)收發(fā)裝置的總功耗最低。優(yōu)選的，光測(cè)試信號(hào)中可以包含發(fā)送時(shí)間信息，根據(jù)光信號(hào)收發(fā)裝置接收到光測(cè)試信號(hào)的接收時(shí)間信息和光測(cè)試信號(hào)中包含的發(fā)送時(shí)間信息之間的時(shí)間差(即傳輸時(shí)間值)可以計(jì)算獲得各光信號(hào)收發(fā)裝置與移動(dòng)終端的距離值；此外，也可以利用光測(cè)試信號(hào)的相位差取代時(shí)間差或信號(hào)強(qiáng)度值，對(duì)光信號(hào)收發(fā)裝置與移動(dòng)終端之間的距離進(jìn)行計(jì)算。優(yōu)選的，本實(shí)施例中的步驟是在與光信號(hào)收發(fā)裝置連接的光通信主處理器中執(zhí)行。在其中一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)光信號(hào)收發(fā)裝置組與移動(dòng)終端進(jìn)行通信的步驟包括以下步驟：比較光信號(hào)收發(fā)裝置組中的各光信號(hào)收發(fā)裝置接收到的光測(cè)試信號(hào)強(qiáng)度值，確定其中最高光測(cè)試信號(hào)強(qiáng)度值對(duì)應(yīng)的目標(biāo)光信號(hào)收發(fā)裝置，通過(guò)目標(biāo)光信號(hào)收發(fā)裝置獲取移動(dòng)終端的上行信號(hào)；通過(guò)光信號(hào)收發(fā)裝置組中的各光信號(hào)收發(fā)裝置向移動(dòng)終端發(fā)送下行信號(hào)。在本實(shí)施例中，在上行通信時(shí)，光信號(hào)收發(fā)裝置組中的所有光信號(hào)收發(fā)裝置都能接收到移動(dòng)終端發(fā)送的光通信信號(hào)，獲取其中接收信號(hào)強(qiáng)度最高的光信號(hào)收發(fā)裝置接收的光通信信號(hào)，可以提高獲取移動(dòng)終端發(fā)送的光通信信號(hào)的可靠性；在下行通信時(shí)，由于光信號(hào)收發(fā)裝置的功率限制以及移動(dòng)終端位置的可變性，為了維持正常通信，光信號(hào)收發(fā)裝置組中的所有光信號(hào)收發(fā)裝置向移動(dòng)終端發(fā)送下行信號(hào)，保證發(fā)送方具有足夠高的功率，使光信號(hào)收發(fā)裝置與移動(dòng)終端間的通信既具有足夠高的通信速率又具有足夠低的誤比特率。在其中一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)光信號(hào)收發(fā)裝置組與移動(dòng)終端進(jìn)行通信的步驟包括以下步驟：當(dāng)兩個(gè)以上移動(dòng)終端與同一光信號(hào)收發(fā)裝置組進(jìn)行通信時(shí)，通過(guò)同一光信號(hào)收發(fā)裝置組接收上行信號(hào)，上行信號(hào)是關(guān)聯(lián)同一光信號(hào)收發(fā)裝置組的所有移動(dòng)終端按時(shí)分復(fù)用的方式發(fā)送的；通過(guò)同一光信號(hào)收發(fā)裝置組同時(shí)發(fā)送下行信號(hào)至關(guān)聯(lián)同一光信號(hào)收發(fā)裝置組的所有移動(dòng)終端。在本實(shí)施例中，同一光通信裝置組可能與兩個(gè)以上移動(dòng)終端關(guān)聯(lián)，即同一光通信裝置組可以與兩個(gè)以上移動(dòng)終端進(jìn)行通信，在上行通信時(shí)，關(guān)聯(lián)同一光信號(hào)收發(fā)裝置組的所有移動(dòng)終端是按時(shí)分復(fù)用的方式發(fā)送的，同一光通信裝置組在同一時(shí)刻只能接收一個(gè)移動(dòng)終端發(fā)送的光通信信號(hào)，避免不同移動(dòng)終端的信號(hào)的混淆。優(yōu)選的，時(shí)分復(fù)用的方式包括輪詢方式、隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)方式、輪詢與隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)相結(jié)合的點(diǎn)協(xié)調(diào)方式等；在下行通信時(shí)，通過(guò)同一光信號(hào)收發(fā)裝置組同時(shí)發(fā)送下行信號(hào)至關(guān)聯(lián)同一光信號(hào)收發(fā)裝置組的所有移動(dòng)終端，若此信號(hào)僅需要發(fā)送給其中一個(gè)移動(dòng)終端，則其他移動(dòng)終端可以不接收該下行信號(hào)。另外，當(dāng)存在兩個(gè)以上的光通信裝置組時(shí)，不同光通信裝置組與對(duì)應(yīng)移動(dòng)終端之間的通信可同時(shí)進(jìn)行，而且進(jìn)行通信的內(nèi)容可以不同。在其中一個(gè)實(shí)施例中，獲取各光信號(hào)收發(fā)裝置所接收的光測(cè)試信號(hào)的參數(shù)值的步驟之前包括以下步驟：記錄各光信號(hào)收發(fā)裝置接收的光測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度值，其中，光測(cè)試信號(hào)是由移動(dòng)終端周期性發(fā)送的；在通過(guò)光信號(hào)收發(fā)裝置組與移動(dòng)終端進(jìn)行通信的步驟之后，還包括以下步驟：判斷記錄的光信號(hào)收發(fā)裝置組中的各光信號(hào)收發(fā)裝置接收的光測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度值是否都大于所述預(yù)設(shè)強(qiáng)度閾值，若否，則獲取最新記錄的各光信號(hào)收發(fā)裝置接收的光測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度值，返回至分別比較各所述光測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度值與預(yù)設(shè)強(qiáng)度閾值的大小的步驟。在本實(shí)施例中，移動(dòng)終端會(huì)周期性地發(fā)送光測(cè)試信號(hào)，在光信號(hào)收發(fā)裝置接收到光測(cè)試信號(hào)后，光測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度值會(huì)被記錄。由于移動(dòng)終端的位置移動(dòng)，原先與移動(dòng)終端關(guān)聯(lián)的光信號(hào)收發(fā)裝置組可能與移動(dòng)終端無(wú)法進(jìn)行正常通信，此時(shí)由于移動(dòng)終端的位置已經(jīng)改變，相應(yīng)的，各光信號(hào)收發(fā)裝置接收到移動(dòng)終端的光測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度也會(huì)改變，根據(jù)記錄的光測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度值可以為移動(dòng)終端重新關(guān)聯(lián)光信號(hào)收發(fā)裝置組，通過(guò)新的光信號(hào)收發(fā)裝置組與移動(dòng)終端進(jìn)行通信，很好地適應(yīng)了移動(dòng)終端的移動(dòng)性，保證正常通信。優(yōu)選的，移動(dòng)終端可以按統(tǒng)一功率發(fā)送光測(cè)試信號(hào)，光測(cè)試信號(hào)中包含移動(dòng)終端的身份標(biāo)識(shí)信號(hào)，根據(jù)光測(cè)試信號(hào)中的身份標(biāo)識(shí)信號(hào)可以辨別該光測(cè)試信號(hào)對(duì)應(yīng)的移動(dòng)終端。優(yōu)選的，判斷通過(guò)光信號(hào)收發(fā)裝置組是否能與移動(dòng)終端進(jìn)行正常通信的過(guò)程為判斷光信號(hào)收發(fā)裝置組中是否有光信號(hào)收發(fā)裝置接收到的光測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度值低于預(yù)設(shè)強(qiáng)度閾值，只要存在一個(gè)以上光信號(hào)收發(fā)裝置滿足條件，則可以判定光信號(hào)收發(fā)裝置組不能與移動(dòng)終端進(jìn)行正常通信，需要重新選擇光信號(hào)收發(fā)裝置組。優(yōu)選的，光測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度值是由光信號(hào)收發(fā)裝置來(lái)記錄的。在其中一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)各光測(cè)試信號(hào)確定與移動(dòng)終端關(guān)聯(lián)的光信號(hào)收發(fā)裝置組的步驟還包括以下步驟：當(dāng)有兩個(gè)以上移動(dòng)終端時(shí)，分別確定與各移動(dòng)終端關(guān)聯(lián)的光信號(hào)收發(fā)裝置組；判斷當(dāng)前移動(dòng)終端所關(guān)聯(lián)的光信號(hào)收發(fā)裝置組中和其他移動(dòng)終端所關(guān)聯(lián)的光信號(hào)收發(fā)裝置組中是否存在相同的光信號(hào)收發(fā)裝置；若是，則將其他移動(dòng)終端所關(guān)聯(lián)的光信號(hào)收發(fā)裝置組中的光信號(hào)收發(fā)裝置和當(dāng)前移動(dòng)終端所關(guān)聯(lián)的光信號(hào)收發(fā)裝置組中的光信號(hào)收發(fā)裝置合并為光信號(hào)收發(fā)裝置大組，并建立光信號(hào)收發(fā)裝置大組與當(dāng)前移動(dòng)終端、其他移動(dòng)終端的關(guān)聯(lián)關(guān)系。在本實(shí)施例中，判斷與各移動(dòng)終端關(guān)聯(lián)的各光信號(hào)收發(fā)裝置組是否存在共有的光信號(hào)收發(fā)裝置，若存在，則表示對(duì)應(yīng)的各移動(dòng)終端的位置足夠接近，可以將各移動(dòng)終端合為一組，將對(duì)應(yīng)的各光信號(hào)收發(fā)裝置組也合為一組，直至任何兩個(gè)光信號(hào)收發(fā)裝置組都沒(méi)有共同的光信號(hào)收發(fā)裝置。不同光信號(hào)收發(fā)裝置組之間沒(méi)有共同的光信號(hào)收發(fā)裝置，可以有效抑制在進(jìn)行上行通信時(shí)不同組之間的相互干擾，又有效抑制在進(jìn)行下行通信時(shí)不同組之間的相互干擾，從而使得不同組的通信無(wú)論是上行還是下行均可同時(shí)進(jìn)行。在其中一個(gè)實(shí)施例中，光通信方法應(yīng)用于可見(jiàn)光通信。在本實(shí)施例中，光通信方法應(yīng)用于可見(jiàn)光通信，可見(jiàn)光可以搭載各種通信信號(hào)，便于調(diào)制，而且可以在實(shí)現(xiàn)照明的同時(shí)，進(jìn)行可見(jiàn)光通信。在其中一個(gè)實(shí)施例中，光信號(hào)收發(fā)裝置為發(fā)光二極管照明燈，發(fā)光二極管照明燈包括感光元件；通過(guò)光信號(hào)收發(fā)裝置組與移動(dòng)終端進(jìn)行通信的步驟包括以下步驟：通過(guò)調(diào)整發(fā)光二極管照明燈組中的各發(fā)光二極管照明燈的信號(hào)波形參數(shù)進(jìn)行下行通信；通過(guò)發(fā)光二極管照明燈組中的各發(fā)光二極管照明燈的感光元件進(jìn)行上行通信。在本實(shí)施例中，發(fā)光二極管照明燈與移動(dòng)終端以可見(jiàn)光為載波進(jìn)行通信，在上行通信時(shí)，通過(guò)發(fā)光二極管照明燈組中的各發(fā)光二極管照明燈的感光元件接收移動(dòng)終端的信號(hào)，在下行通信時(shí)，通過(guò)調(diào)整發(fā)光二極管照明燈組中的各發(fā)光二極管照明燈的信號(hào)波形參數(shù)發(fā)送信號(hào)至移動(dòng)終端。利用發(fā)光二極管照明燈可以在實(shí)現(xiàn)照明的同時(shí)，進(jìn)行光信號(hào)通信。根據(jù)上述光通信方法，本發(fā)明還提供一種光通信設(shè)備，以下就本發(fā)明的光通信設(shè)備的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖2所示，為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中光通信設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。該實(shí)施例中的光通信設(shè)備，包括以下裝置：光信號(hào)收發(fā)裝置210，用于發(fā)送或接收光信號(hào)，包括接收光測(cè)試信號(hào)，其中，光測(cè)試信號(hào)是由移動(dòng)終端發(fā)送的；光通信主處理器220，用于獲取各光信號(hào)收發(fā)裝置所接收的光測(cè)試信號(hào)的參數(shù)值，根據(jù)各光測(cè)試信號(hào)的參數(shù)值獲取與移動(dòng)終端關(guān)聯(lián)的光信號(hào)收發(fā)裝置組，通過(guò)光信號(hào)收發(fā)裝置組與移動(dòng)終端進(jìn)行通信。在其中一個(gè)實(shí)施例中，各光測(cè)試信號(hào)的參數(shù)值為各光測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度值，光通信主處理器220用于分別比較各光測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度值與預(yù)設(shè)強(qiáng)度閾值的大小，選取光測(cè)試信號(hào)強(qiáng)度值大于預(yù)設(shè)強(qiáng)度閾值的光信號(hào)收發(fā)裝置，將各個(gè)選取的光信號(hào)收發(fā)裝置的集合作為光信號(hào)收發(fā)裝置組。在其中一個(gè)實(shí)施例中，光信號(hào)收發(fā)裝置210還用于記錄各光信號(hào)收發(fā)裝置接收的光測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度值，其中，光測(cè)試信號(hào)是由移動(dòng)終端周期性發(fā)送的；光通信主處理器220還用于判斷記錄的光信號(hào)收發(fā)裝置組中的各光信號(hào)收發(fā)裝置接收的光測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度值是否都大于預(yù)設(shè)強(qiáng)度閾值，若否，則獲取最新記錄的各光信號(hào)收發(fā)裝置接收的光測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度值，重新分別比較各光測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度值與預(yù)設(shè)強(qiáng)度閾值的大小。在其中一個(gè)實(shí)施例中，光通信主處理器220還用于當(dāng)有兩個(gè)以上移動(dòng)終端時(shí)，分別確定與各移動(dòng)終端關(guān)聯(lián)的光信號(hào)收發(fā)裝置組；判斷當(dāng)前移動(dòng)終端所關(guān)聯(lián)的光信號(hào)收發(fā)裝置組中和其他移動(dòng)終端所關(guān)聯(lián)的光信號(hào)收發(fā)裝置組中是否存在相同的光信號(hào)收發(fā)裝置；若是，則將所述其他移動(dòng)終端所關(guān)聯(lián)的光信號(hào)收發(fā)裝置組中的光信號(hào)收發(fā)裝置和所述當(dāng)前移動(dòng)終端所關(guān)聯(lián)的光信號(hào)收發(fā)裝置組中的光信號(hào)收發(fā)裝置合并為光信號(hào)收發(fā)裝置大組，并建立光信號(hào)收發(fā)裝置大組與所述當(dāng)前移動(dòng)終端、所述其他移動(dòng)終端的關(guān)聯(lián)關(guān)系。本發(fā)明的光通信設(shè)備與本發(fā)明的光通信方法一一對(duì)應(yīng)，在上述光通信方法的實(shí)施例闡述的技術(shù)特征及其有益效果均適用于光通信設(shè)備的實(shí)施例中。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，光通信設(shè)備可以應(yīng)用于室內(nèi)照明的場(chǎng)景。室內(nèi)照明的場(chǎng)景主要應(yīng)用的是可見(jiàn)光，但本發(fā)明的光通信設(shè)備不僅僅局限于可見(jiàn)光通信，也可應(yīng)用于其他類型的光通信。在室內(nèi)照明的場(chǎng)景下，光通信設(shè)備包含多個(gè)(至少3個(gè)以上)固定于屋頂?shù)腖ED燈，與之通信的是若干個(gè)移動(dòng)終端。每個(gè)LED燈內(nèi)不僅有可控的發(fā)光體LED燈珠，還有感光元件；同樣移動(dòng)終端內(nèi)，不僅有感光元件，也有可控光源(LED燈珠)。屋頂固定的LED光源兼有照明和信號(hào)發(fā)射功能，而LED燈燈珠之間有適量的間隙，利用這些間隙，可安裝感光元件，通過(guò)調(diào)整LED燈珠和感光元件安裝座底的高度，可以使LED燈珠所發(fā)出的光不照射到旁邊的感光元件，從而不會(huì)產(chǎn)生對(duì)自身的干擾。類似地，在移動(dòng)終端內(nèi)，也含有發(fā)光光源和感光元件，通過(guò)調(diào)整發(fā)光LED燈珠和感光元件座底的高度，也不會(huì)在移動(dòng)終端內(nèi)產(chǎn)生對(duì)自身的干擾。每個(gè)屋頂LED燈均可與地面移動(dòng)終端以可見(jiàn)光為載波進(jìn)行通信。通常按信號(hào)的傳播方向分為下行和上行，下行指信號(hào)由屋頂燈發(fā)出而地面終端接收的方向，而上行則恰好相反。每個(gè)LED燈內(nèi)部含有邏輯部件，該邏輯部件以有線方式連接到主處理器，這樣，每個(gè)燈的邏輯部件都可以與主處理器進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)僅有一個(gè)可移動(dòng)終端時(shí)，該移動(dòng)終端定期發(fā)出用于定位的身份標(biāo)記信號(hào)，這些分布于不同LED燈內(nèi)的感光元件，會(huì)接收到該移動(dòng)終端發(fā)出的身份標(biāo)記信號(hào)，當(dāng)接收到該移動(dòng)終端的身份標(biāo)記信號(hào)的燈的數(shù)量不少于3個(gè)時(shí)，就可以利用各屋頂LED燈內(nèi)感光元件接收到的信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算，估算出該移動(dòng)終端所在的位置。定位的原理方法之一是利用信號(hào)強(qiáng)度，每個(gè)燈可算出自身到移動(dòng)終端的距離，進(jìn)一步，利用已知的3個(gè)燈的坐標(biāo)和各燈到移動(dòng)終端的距離，主處理器就可計(jì)算出該移動(dòng)終端的坐標(biāo)；定位的原理方法之二是利用時(shí)間差，移動(dòng)終端在所發(fā)送的身份標(biāo)識(shí)信號(hào)中包含發(fā)送時(shí)間信息，此時(shí)，每個(gè)屋頂接收裝置根據(jù)接收到信號(hào)的時(shí)間算出信號(hào)在空中直線傳播的時(shí)間，進(jìn)而算出本接收裝置與發(fā)送裝置即地面移動(dòng)終端之間的直線距離，類似原理方法之一，利用已知的3個(gè)燈的坐標(biāo)和各燈到移動(dòng)終端的距離，主處理器就可計(jì)算出該移動(dòng)終端的坐標(biāo)；此外，也可以用相位差取代時(shí)間差或信號(hào)強(qiáng)度對(duì)距離進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)一步利用多個(gè)點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果估算出移動(dòng)終端的坐標(biāo)，確定移動(dòng)終端的位置。由于實(shí)際設(shè)備中對(duì)物理量的測(cè)量多少存在一定誤差，所以本說(shuō)明書中有時(shí)把移動(dòng)終端坐標(biāo)的可能取值范圍稱為估算或估計(jì)。利用對(duì)移動(dòng)終端的定位功能，優(yōu)化每個(gè)LED燈光的電流波形，使得房間內(nèi)所有地點(diǎn)的照明達(dá)到指定的要求(如不低于400lux)，而下行通信的光功率則僅集中分布于地面移動(dòng)終端所處的局部小范圍里，這樣可避免將附加用于通信的光通量浪費(fèi)在不需要通信的其它地方。當(dāng)移動(dòng)終端位置發(fā)生較明顯改變時(shí)，主處理器重新優(yōu)化每個(gè)LED燈的電流波形，始終保持下行通信的光通量?jī)H集中分布于地面移動(dòng)終端所處的局部小范圍里。這樣既保持移動(dòng)終端與屋頂燈間的正常通信，又保證照明不受移動(dòng)終端所在位置的影響。當(dāng)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上可移動(dòng)移動(dòng)終端時(shí)，通過(guò)感知全部移動(dòng)終端各自所處的當(dāng)前位置，調(diào)整各LED燈的波形參數(shù)使下行通信的功率形成與終端數(shù)一樣多的局部集中指向，分別指向一個(gè)對(duì)應(yīng)的終端，以保證正常通信的同時(shí)降低設(shè)備總功耗而不影響室內(nèi)其他區(qū)域的照明。通過(guò)屋頂LED燈內(nèi)的感光元件可以探測(cè)到每個(gè)移動(dòng)終端所發(fā)出的含自身唯一標(biāo)識(shí)的信號(hào)，進(jìn)而估計(jì)出每個(gè)移動(dòng)終端所處的位置。當(dāng)每個(gè)終端彼此之間有足夠大間距時(shí)，每個(gè)燈所需的下行通信光通量可由不同的LED燈提供，而且這些燈的直接視距照射范圍互不重疊，此時(shí)每個(gè)終端都由照射范圍互不重疊的一組燈與之通信，這樣就避免了下行通信時(shí)發(fā)給不同終端的信號(hào)彼此相互干擾；當(dāng)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上的移動(dòng)終端相隔太近以至于無(wú)法為它們找到輻射通量足夠大且照射區(qū)互不重疊的LED燈組合時(shí)，就將這兩個(gè)或幾個(gè)移動(dòng)終端合為一組，使它們共用一組與之通信的屋頂LED燈，這一組燈的直接視距照射區(qū)域包含了這幾個(gè)位置臨近的地面移動(dòng)終端且該直接視距照射范圍與所有其它有通信指向的燈的直接照射范圍均互不重疊。需要指出，僅用于照明的光通量(或光功率)對(duì)通信沒(méi)有貢獻(xiàn)，而用于通信的光通量(或光功率)既對(duì)通信有貢獻(xiàn)，也對(duì)照明有貢獻(xiàn)。使通信功率集中指向各移動(dòng)終端所在位置的局部區(qū)域，并且使這種指向始終能跟蹤各可移動(dòng)終端所在位置，亦即使通信功率具有對(duì)終端位置的適應(yīng)性，始終只保證各終端所在局部區(qū)域有足夠的通信性能，可以顯著節(jié)省消耗在通信部分的光功率，達(dá)到節(jié)能目的。當(dāng)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上可移動(dòng)終端時(shí)，根據(jù)所感知的全部移動(dòng)終端的當(dāng)前位置進(jìn)行優(yōu)化分組，即把屋頂LED燈按移動(dòng)終端位置情況劃分成若干分組，分組數(shù)目不超過(guò)終端數(shù)，每組內(nèi)的LED燈與一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)終端進(jìn)行動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，優(yōu)化的原則是保證正常通信的同時(shí)降低設(shè)備總功耗而不影響室內(nèi)其他區(qū)域的照明。為了保證屋頂LED燈與地面移動(dòng)終端間的通信既具有足夠高的通信速率又有足夠低的誤比特率，就必須讓發(fā)送方具有足夠高的功率。對(duì)于下行通信，由于每個(gè)LED燈的功率限制及移動(dòng)終端位置的可變性，為了維持正常通信，需要有足夠數(shù)量的屋頂燈向?qū)?yīng)的移動(dòng)終端發(fā)射同一信號(hào)；而對(duì)于上行通信，則因?yàn)榈孛婵梢苿?dòng)終端的發(fā)送功率有限且不適宜使用激光(使用激光可能傷害人眼)、需要使上行通信光束呈一定發(fā)散狀，因此也需要將若干多個(gè)感光元件產(chǎn)生的電信號(hào)合并，產(chǎn)生足夠的電流，才能識(shí)別出該上行信號(hào)。利用光線上下行傳播的對(duì)稱性，使一組燈和一組移動(dòng)終端的對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)于上下行是相同的，這樣既有其物理基礎(chǔ)，又有利于簡(jiǎn)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)的難度。從節(jié)省能量的角度，一個(gè)組內(nèi)的LED燈數(shù)目不能太多，太多了既浪費(fèi)能量，又可能導(dǎo)致不屬于本組的其他地面移動(dòng)終端沒(méi)有足夠的屋頂燈與其通信。因此需要根據(jù)當(dāng)前所有地面移動(dòng)終端的數(shù)量及所處的位置情況，對(duì)屋頂LED燈與地面移動(dòng)終端間的分組進(jìn)行優(yōu)化。在一個(gè)組內(nèi)的移動(dòng)終端數(shù)，最少只有一個(gè)，最多包括全部終端。當(dāng)移動(dòng)終端數(shù)量較少且互相有較大距離時(shí)，可以做到每組只有一個(gè)移動(dòng)終端；當(dāng)所有的移動(dòng)終端集結(jié)于一處時(shí)，這些終端只能屬于同一個(gè)組。當(dāng)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上通信分組時(shí)，不同組的通信可同時(shí)進(jìn)行；下行通信時(shí)同組內(nèi)的LED燈同時(shí)向該組內(nèi)的終端發(fā)送相同的信號(hào)，此信號(hào)要么是廣播給組內(nèi)所有移動(dòng)終端，要么僅僅是單播給其中一個(gè)移動(dòng)終端；上行通信時(shí)，同組內(nèi)若存在多個(gè)移動(dòng)終端，則同時(shí)只能有一個(gè)移動(dòng)終端發(fā)送信號(hào)，不同移動(dòng)終端按時(shí)分復(fù)用方式發(fā)送上行信號(hào)，針對(duì)不同移動(dòng)終端發(fā)送的上行信息，由接收到該移動(dòng)終端信號(hào)最強(qiáng)的一個(gè)屋頂燈的通信處理單元轉(zhuǎn)發(fā)給主處理器；各組LED燈和與其關(guān)聯(lián)的移動(dòng)終端之間的通信內(nèi)容可以不同。眾所周知，通信鏈路質(zhì)量主要受接收端所收到信號(hào)的信噪比影響，信噪比越大，就能獲得更高的通信速率或者在通信速率不變的條件下獲得更低的誤比特率。在光通信設(shè)備中，接收信號(hào)主要源自直接視距傳播，由于所有的屋頂LED燈珠發(fā)光的中心對(duì)稱軸通常垂直指向地面，從最有效地接收信號(hào)角度，每個(gè)移動(dòng)終端的感光面最好能平行于地面(或使該移動(dòng)終端感光面的法向垂直于地面)，不過(guò)根據(jù)實(shí)際所用終端設(shè)備類型的不同及使用者習(xí)慣的影響，各移動(dòng)終端感光部件的取向會(huì)偏離垂直方向?？赡艽嬖诙喾N分組方案，在滿足各移動(dòng)終端的通信需求的條件下，按照總功耗最低的目標(biāo)選取最優(yōu)的分組方案。分組數(shù)最少可能只有一組，此時(shí)又有兩種可能，一是室內(nèi)僅一個(gè)移動(dòng)終端，二是存在兩個(gè)以上移動(dòng)終端但因?yàn)樗鼈兛康锰螂m然不靠近但因各終端的感光部件指向的區(qū)域有較明顯重疊等原因使得與不同終端通信的屋頂燈不得不有交集，此時(shí)所有的移動(dòng)終端歸入一組；分組數(shù)最多與地面移動(dòng)終端數(shù)相等，此時(shí)每個(gè)移動(dòng)終端都有不同的燈與之關(guān)聯(lián)構(gòu)成一個(gè)組。當(dāng)存在多個(gè)分組時(shí)，由于各組內(nèi)的屋頂燈及移動(dòng)終端互不相同，分組時(shí)已保證了各組間的信號(hào)無(wú)論是上行還是下行都互不干擾，因此不同組的通信可以同時(shí)進(jìn)行。對(duì)于每個(gè)分組，其通信分為上行和下行，在下行通信時(shí)，該組內(nèi)所有的屋頂LED燈在同一時(shí)刻發(fā)出的信號(hào)是相同的；而在上行通信時(shí)，若該組存在兩個(gè)或兩個(gè)以上移動(dòng)終端，則同一時(shí)刻只能有一個(gè)終端發(fā)送信號(hào)，不同的終端需要以時(shí)分復(fù)用的方式交替發(fā)送，針對(duì)不同終端發(fā)送的上行信息，盡管可能有多個(gè)屋頂燈的上行通信接收單元能正確接收該終端所發(fā)送的信息，從提高可靠性的原則出發(fā)，由接收到該終端信號(hào)最強(qiáng)的一個(gè)屋頂燈的通信處理單元轉(zhuǎn)發(fā)給主處理器。眾所周知的時(shí)分復(fù)用方式有輪詢方式、隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)方式、輪詢與隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)相結(jié)合的點(diǎn)協(xié)調(diào)方式等。還需要說(shuō)明，當(dāng)存在多個(gè)屋頂燈與移動(dòng)終端的分組時(shí)，由于同時(shí)存在各分組的屋頂LED燈與該組內(nèi)的移動(dòng)終端之間的雙向通信，若各屋頂燈與主處理器間采用星形連接，則該組的通信數(shù)據(jù)可以立即被轉(zhuǎn)發(fā)到別的分組或外網(wǎng)；而若各屋頂燈與主處理器間采用總線連接，則各組的上行通信數(shù)據(jù)還需經(jīng)過(guò)緩存，等待主處理器逐一提取然后轉(zhuǎn)發(fā)給別的分組或轉(zhuǎn)發(fā)至外網(wǎng)。在分組完成后，可能有一些燈不屬于任何分組，它們只需起照明作用。也可能有終端無(wú)法找到分組，因?yàn)樗耐ㄐ判枨鬅o(wú)法滿足。優(yōu)化分組問(wèn)題用數(shù)學(xué)模型表示，包括目標(biāo)函數(shù)和約束條件兩大部分。目標(biāo)函數(shù)是所有屋頂燈的功耗之和，也可以是所有屋頂燈的所產(chǎn)生的光通量之和，因?yàn)樗鼈兂烧?，所以這兩個(gè)目標(biāo)是等價(jià)的。約束條件包括三方面：一是照明需求所產(chǎn)生的約束，這是房間內(nèi)需要處處得到滿足的條件；二是通信需求產(chǎn)生的約束條件，一般情況下至少包括通信速率和誤比特率兩種需求所對(duì)應(yīng)的約束；三是無(wú)干擾約束，即任何一個(gè)分組的發(fā)送信號(hào)不干擾屬于其他分組的接收者(實(shí)際上是對(duì)其他分組的接收者產(chǎn)生的干擾可以忽略)。在移動(dòng)終端數(shù)量比較大時(shí)，精確求解優(yōu)化分組問(wèn)題有很高的計(jì)算復(fù)雜度，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)決策。對(duì)于居家條件，一般不會(huì)出現(xiàn)移動(dòng)終端數(shù)較大的情況；而若在公共場(chǎng)合，則需要考慮移動(dòng)終端數(shù)較大的情況下的優(yōu)化分組求解問(wèn)題，為達(dá)到實(shí)時(shí)決策目的，可以犧牲精度，換取決策速度的提高。各LED燈含有至少一個(gè)燈珠、一個(gè)驅(qū)動(dòng)控制單元、一個(gè)感光單元、一個(gè)上行通信接收模塊和通信處理單元，驅(qū)動(dòng)控制單元接收通信處理單元的波形參數(shù)及通信數(shù)據(jù)以控制LED的電流波形從而實(shí)現(xiàn)下行通信；通信處理單元除了與所屬LED燈的驅(qū)動(dòng)控制單元相連接、向其傳送控制指令或下行信息外，還與上行通信接收模塊、主處理器相聯(lián)，以進(jìn)行上行或下行信息的處理；不同LED燈的通信處理單元間通過(guò)信號(hào)電纜以總線或以星型方式與主處理器相聯(lián)，以進(jìn)行快速雙向數(shù)據(jù)傳輸。LED燈作為光通信設(shè)備的一部分，其作用是信息的轉(zhuǎn)發(fā)。它的轉(zhuǎn)發(fā)有兩種類型，一是在室內(nèi)不同可移動(dòng)終端之間進(jìn)行信息轉(zhuǎn)發(fā)，二是在室內(nèi)可移動(dòng)終端與外網(wǎng)之間信息的轉(zhuǎn)發(fā)。無(wú)論是不同移動(dòng)終端之間信息的轉(zhuǎn)發(fā)，還是室內(nèi)移動(dòng)終端與外網(wǎng)之間信息的轉(zhuǎn)發(fā)，都需要雙向轉(zhuǎn)發(fā)，因此LED燈與地面移動(dòng)終端之間需要雙工通信。LED與地面移動(dòng)終端之間的雙工通信分為下行和上行。下行是指屋頂LED燈發(fā)、地面移動(dòng)終端收的通信，上行則指地面移動(dòng)終端發(fā)、屋頂LED燈收的通信。為了使每個(gè)屋頂LED燈有信號(hào)發(fā)送功能，它至少包含有一個(gè)LED燈珠，一個(gè)LED燈內(nèi)的燈珠數(shù)量與每個(gè)燈珠的功率大小、體積有關(guān)，通常，一個(gè)LED燈的所有燈珠采用簡(jiǎn)單的串聯(lián)方法，從而流過(guò)每個(gè)燈珠的電流相同。由于每個(gè)LED燈要承擔(dān)照明和通信雙重功能，且這種功能可按需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整，因此每個(gè)LED燈具有單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)控制單元，驅(qū)動(dòng)控制單元的主要作用是根據(jù)要傳輸?shù)男畔⒖刂屏鬟^(guò)每個(gè)燈珠的電流，達(dá)到下行信號(hào)調(diào)制的目的；驅(qū)動(dòng)控制單元還要能調(diào)整照明和通信所占功率的比例，這需要接收外部指令并根據(jù)指令內(nèi)容改變驅(qū)動(dòng)控制參數(shù)的值，使LED燈的電流具有指定的波形。因此LED燈內(nèi)設(shè)有一個(gè)通信處理單元，通信處理單元的功能之一是將下行通信數(shù)據(jù)及驅(qū)動(dòng)控制參數(shù)輸送給驅(qū)動(dòng)控制單元，使驅(qū)動(dòng)控制單元以指定方式發(fā)送下行通信的數(shù)據(jù)。屋頂LED燈還要有上行通信功能，因此在每個(gè)LED燈內(nèi)，在LED燈珠間隙內(nèi)嵌入一些感光元件，用于接收上行通信的信號(hào)，這些感光元件接收到的信號(hào)經(jīng)上行通信接收模塊處理后變換成數(shù)字信號(hào)，由該燈的通信處理單元處理，因此通信處理單元的功能之二是對(duì)上行通信處理模塊送來(lái)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，對(duì)其進(jìn)行封裝、轉(zhuǎn)發(fā)等操作。通信處理單元是上下行信息的中轉(zhuǎn)站，對(duì)于外網(wǎng)進(jìn)來(lái)的信息，需要從主處理器傳輸?shù)絃ED燈內(nèi)的通信處理單元，再經(jīng)下行傳輸?shù)揭苿?dòng)終端；對(duì)于移動(dòng)終端發(fā)往外網(wǎng)的信息，通信處理單元需要將其送至主處理器，再由主處理器發(fā)送到外網(wǎng)。因此，每個(gè)屋頂LED燈內(nèi)的通信處理單元需要與主處理器進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸。由于距離近，選擇總線方式或者星形方式將主處理器與所有屋頂LED燈的通信處理單元進(jìn)行有線連接。采用總線方式相連時(shí)，連接較方便，屋頂LED燈的數(shù)量限制不嚴(yán)格，但在燈的數(shù)量較多時(shí)各通信處理單元與主處理器之間的信息傳輸速率會(huì)明顯降低；采用星形連接，在屋頂LED燈的數(shù)量較少時(shí)，采用多核、多端口的中央處理器主板結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)不同端口信息的真正并行傳輸，可以大大提高傳輸速率，但這種方式支持的屋頂燈數(shù)量較小，接線也不方便。每個(gè)移動(dòng)終端周期性地、按統(tǒng)一功率發(fā)出含有其唯一身份標(biāo)識(shí)的測(cè)試信號(hào)，每個(gè)收到該測(cè)試信號(hào)的LED燈的上行通信接收模塊向該燈的通信處理單元報(bào)告信號(hào)強(qiáng)度，每個(gè)LED燈的通信處理單元維持一張終端信號(hào)強(qiáng)度表，記錄該燈的上行通信接收單元檢測(cè)到的各移動(dòng)終端所發(fā)最新測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度，待收到主處理器指示要求每個(gè)燈傳送終端信號(hào)強(qiáng)度表的指令時(shí)，傳送該表。為了讓設(shè)備的主處理器掌握各移動(dòng)終端的最新位置，以便及時(shí)調(diào)整屋頂燈與移動(dòng)終端的分組，需要利用已建立的光通信設(shè)備周期性地對(duì)各移動(dòng)終端位置進(jìn)行測(cè)量。本發(fā)明所涉及的光通信設(shè)備，其屋頂LED燈內(nèi)安裝有感光元件，用于接收地面移動(dòng)終端發(fā)出的信號(hào)，該信號(hào)的強(qiáng)度可以由上行通信處理單元測(cè)出。對(duì)移動(dòng)終端位置的測(cè)量原理基于點(diǎn)光源所發(fā)射信號(hào)在直線傳播過(guò)程中的損耗完全決定于傳播距離，反過(guò)來(lái)，根據(jù)已知的信號(hào)發(fā)送功率和接收裝置測(cè)量到的接收信號(hào)功率能夠確定點(diǎn)光源與接收裝置之間的距離。當(dāng)?shù)孛娲嬖诓恢挂粋€(gè)可移動(dòng)終端時(shí)，每個(gè)終端所發(fā)出的測(cè)試信號(hào)需要包含能唯一表示該終端身份的標(biāo)識(shí)，這樣，接收方才能區(qū)分出該信號(hào)由哪個(gè)終端發(fā)出并測(cè)出來(lái)自該終端的信號(hào)強(qiáng)度并將其記錄在終端信號(hào)強(qiáng)度表中。每個(gè)屋頂LED燈可能探測(cè)到不止一個(gè)終端發(fā)出的測(cè)試信號(hào)，每個(gè)屋頂燈的通信處理單元需要維持一張表，將該屋頂LED燈探測(cè)到的每個(gè)移動(dòng)終端發(fā)出的測(cè)試信號(hào)強(qiáng)度。一般，由測(cè)量電路探測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度是個(gè)可連續(xù)取值的模擬量，該模擬量經(jīng)數(shù)/模變換后，變換成數(shù)字量，就可以進(jìn)行存儲(chǔ)并作進(jìn)一步的處理。為了使每個(gè)屋頂燈能無(wú)遺漏地記錄所收到的來(lái)自該燈通信范圍內(nèi)的每個(gè)可移動(dòng)終端的信號(hào)的強(qiáng)度，每個(gè)終端發(fā)送測(cè)試信號(hào)的頻率或相位不能完全相同，否則會(huì)導(dǎo)致上行通信處理單元無(wú)法識(shí)別出信號(hào)。避免出現(xiàn)這種情況的方法是每個(gè)移動(dòng)終端發(fā)送測(cè)試信號(hào)的重復(fù)頻率中包含一個(gè)可隨機(jī)改變的修正量，這樣可以避免發(fā)生兩個(gè)終端長(zhǎng)時(shí)間處于同時(shí)發(fā)送測(cè)試信號(hào)的情況。每個(gè)屋頂LED燈維持的終端信號(hào)強(qiáng)度表，其用途是供主處理器檢測(cè)是否有終端位置發(fā)生了明顯變化進(jìn)而需要對(duì)屋頂燈和移動(dòng)終端進(jìn)行重新優(yōu)化分組。因此主處理器會(huì)定期發(fā)出指令，指示每個(gè)LED燈的通信處理單元上傳其所維持的最新終端信號(hào)強(qiáng)度表，依據(jù)所有屋頂燈所上傳的終端信號(hào)強(qiáng)度表，可以得出所有移動(dòng)終端的位置情況，決定是否需要重新分組，如果需要重新分組，則按本發(fā)明的優(yōu)化分組方法重新對(duì)屋頂LED燈和移動(dòng)終端進(jìn)行分組。當(dāng)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上可移動(dòng)終端時(shí)，當(dāng)任何一個(gè)移動(dòng)終端的位置發(fā)生明顯移動(dòng)以致該移動(dòng)終端和與其關(guān)聯(lián)的LED分組的通信不能繼續(xù)保證時(shí)，則由該組內(nèi)選一個(gè)通信處理單元向主處理器發(fā)出重新關(guān)聯(lián)請(qǐng)求，要求重新進(jìn)行LED燈優(yōu)化分組，主處理器收到該重新關(guān)聯(lián)請(qǐng)求后，向所有燈廣播一條指令，指示每個(gè)燈上傳其維持的終端信號(hào)強(qiáng)度表，待收集齊所有燈的終端信號(hào)強(qiáng)度表后，對(duì)LED燈進(jìn)行優(yōu)化分組，確定各燈所屬分組及其所關(guān)聯(lián)的移動(dòng)終端，然后將分組關(guān)聯(lián)結(jié)果廣播給每個(gè)屋頂LED燈的通信處理單元。當(dāng)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上移動(dòng)終端時(shí)，設(shè)備會(huì)根據(jù)它們各自現(xiàn)在所處位置將這些終端劃分到若干個(gè)組。任何一個(gè)終端的移動(dòng)，都可能導(dǎo)致原分組方法不能繼續(xù)保持每個(gè)終端和與其關(guān)聯(lián)的屋頂LED燈間的正常雙向通信。如果一個(gè)終端的移動(dòng)量較小，既不會(huì)影響該終端本身和目前與該終端關(guān)聯(lián)的屋頂LED燈間的雙向通信，也不干擾或影響現(xiàn)有任何其它一個(gè)分組內(nèi)的移動(dòng)終端與屋頂LED燈間的雙向通信，則不需改變現(xiàn)有各移動(dòng)終端和屋頂LED燈的關(guān)聯(lián)關(guān)系；如果一個(gè)終端的移動(dòng)量足夠大，則現(xiàn)有與該終端關(guān)聯(lián)的屋頂LED燈中，至少有一個(gè)能通過(guò)其上行通信接收模塊檢測(cè)到來(lái)自該移動(dòng)終端的測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度已低于維持正常通信所需的門檻值，使得現(xiàn)有關(guān)聯(lián)分組方法已不能保證所有可移動(dòng)終端的雙向通信需要，需要立即向主處理器發(fā)出重建分組關(guān)聯(lián)的請(qǐng)求，重新對(duì)所有屋頂LED燈和所有移動(dòng)終端進(jìn)行分組，確定每個(gè)組內(nèi)包含哪些屋頂LED燈及移動(dòng)終端，亦即建立屋頂LED燈與移動(dòng)終端的分組關(guān)聯(lián)。當(dāng)一個(gè)分組中檢測(cè)到原來(lái)被關(guān)聯(lián)的終端的信號(hào)強(qiáng)度即將或已經(jīng)低于最低門檻的屋頂LED燈只有一個(gè)時(shí)，就由該屋頂LED燈的通信處理單元向主處理器發(fā)出重建關(guān)聯(lián)請(qǐng)求的申請(qǐng)；如果同時(shí)檢測(cè)到該移動(dòng)終端因移動(dòng)幅度大而致使其上行通信接收單元收到的信號(hào)低于最低門檻的現(xiàn)與該終端關(guān)聯(lián)的屋頂LED燈的數(shù)量不止一個(gè)，則從這些屋頂LED燈中隨機(jī)選一個(gè)，由所選的屋頂LED燈的通信處理單元向主處理器發(fā)出重新關(guān)聯(lián)請(qǐng)求。主處理器收到來(lái)自任何一個(gè)通信處理單元的重新關(guān)聯(lián)請(qǐng)求后，向所有屋頂LED燈的通信處理單元廣播一條指令，指示各通信處理單元上傳其所維持的最新終端信號(hào)強(qiáng)度表。主處理器收齊所有屋頂LED燈所含通信處理單元的終端信號(hào)強(qiáng)度表后，算出新的分組方法，確定每個(gè)移動(dòng)終端所屬分組以及該組內(nèi)的屋頂LED燈。當(dāng)主處理器同時(shí)收到多個(gè)重新關(guān)聯(lián)請(qǐng)求時(shí)，只執(zhí)行一次重建分組關(guān)聯(lián)程序，忽略多余的重新關(guān)聯(lián)請(qǐng)求。當(dāng)只有一個(gè)移動(dòng)終端時(shí)，設(shè)備中實(shí)際上只有一個(gè)組，組內(nèi)只有唯一移動(dòng)終端和一些經(jīng)過(guò)優(yōu)選的與之通信的屋頂LED燈，組內(nèi)所包含的與該移動(dòng)終端通信的屋頂LED燈需要隨該移動(dòng)終端的位置改變而動(dòng)態(tài)調(diào)整，此時(shí)，當(dāng)原來(lái)與該終端通信的任何一個(gè)屋頂燈檢測(cè)到所接收到的來(lái)自該移動(dòng)終端的信號(hào)太弱、以致該燈不能繼續(xù)與該唯一移動(dòng)終端繼續(xù)通信時(shí)，該屋頂LED燈的通信處理單元將向主處理器發(fā)出請(qǐng)求，重新優(yōu)化選擇與該唯一移動(dòng)終端通信的屋頂LED燈組合。主處理器根據(jù)所匯總的各燈的通信處理單元提交的終端信號(hào)強(qiáng)度表，為每個(gè)移動(dòng)終端確定其與該終端關(guān)聯(lián)的LED燈及該組的其他終端。主處理器設(shè)定一個(gè)信號(hào)強(qiáng)度門檻G，并按隨機(jī)順序?yàn)槊總€(gè)終端編號(hào)，然后依終端編號(hào)順序?yàn)槊總€(gè)移動(dòng)終端找出所有接收該移動(dòng)終端信號(hào)強(qiáng)度大于G的燈并將這些燈納入與該移動(dòng)終端關(guān)聯(lián)的組，然后對(duì)新納入該組的每個(gè)燈，查找其終端信號(hào)強(qiáng)度表，把該燈所接收信號(hào)強(qiáng)度大于G的其它終端納入該組，然后對(duì)新納入的終端，將接收該新納入終端信號(hào)強(qiáng)度大于G的所有燈也納入該組，如此重復(fù)，直到無(wú)新的成員可加入，保存此組的關(guān)聯(lián)關(guān)系表；對(duì)其他尚未確定關(guān)聯(lián)關(guān)系的移動(dòng)終端重復(fù)上述關(guān)聯(lián)過(guò)程，直到所有終端都確定了關(guān)聯(lián)的分組或所有的燈已確定了所屬分組。關(guān)聯(lián)過(guò)程完成后，如果有無(wú)法與移動(dòng)終端關(guān)聯(lián)的燈，則該燈所發(fā)的光僅供照明；如果有終端未能找到關(guān)聯(lián)的燈，則該燈處于一個(gè)不利位置，暫時(shí)不能進(jìn)行可見(jiàn)光通信。為避免有移動(dòng)終端長(zhǎng)期無(wú)法通信，設(shè)備每隔一定時(shí)間就對(duì)LED燈與移動(dòng)終端的關(guān)聯(lián)關(guān)系更新一次。這里要求保護(hù)的是一種根據(jù)屋頂LED燈接收到的由地面移動(dòng)終端所發(fā)送信號(hào)的強(qiáng)度來(lái)對(duì)屋頂LED燈和地面移動(dòng)終端進(jìn)行分組關(guān)聯(lián)的方法。每個(gè)通信處理單元向主處理器提交的終端信號(hào)強(qiáng)度表內(nèi)列出了該通信處理單元所屬LED燈的上行通信接收單元接收到的信號(hào)強(qiáng)度大于最低門檻G的來(lái)自任何一個(gè)移動(dòng)終端的身份標(biāo)識(shí)及信號(hào)強(qiáng)度，該表中的一條記錄就對(duì)應(yīng)一個(gè)能與該屋頂LED燈進(jìn)行正常上行通信的一個(gè)移動(dòng)終端。根據(jù)光線直線傳播特性，結(jié)合屋頂燈內(nèi)LED燈珠和感光元件的緊密交替分布特性，該屋頂LED燈與記錄中所指的移動(dòng)終端在下行方向也能正常通信；該屋頂LED燈與表中未列出的其它移動(dòng)終端則無(wú)法正常通信且不會(huì)對(duì)任何在該燈的接收信號(hào)強(qiáng)度表中未列出的或者雖然列出但接收信號(hào)強(qiáng)度低于G的移動(dòng)終端與其他屋頂燈之間的通信產(chǎn)生干擾。本方案將所有參與可見(jiàn)光通信的LED燈和移動(dòng)終端劃分成若干組，任何兩個(gè)不同的組都沒(méi)有共同的成員，每一組包含至少一個(gè)屋頂LED燈及至少一個(gè)移動(dòng)終端，尤其要強(qiáng)調(diào)的是：在每個(gè)移動(dòng)終端都以相同功率發(fā)送帶自身身份標(biāo)識(shí)的測(cè)試信號(hào)的前提下，如果一個(gè)移動(dòng)終端所發(fā)出的信號(hào)能被兩個(gè)以上屋頂LED燈的上行通信接收單元正確接收即這些燈內(nèi)的上行通信接收單元所接收的來(lái)自該同一個(gè)移動(dòng)終端發(fā)出的信號(hào)強(qiáng)度都高于最低門檻值G，則這些燈都與該移動(dòng)終端屬于同一組；另一方面，如果同一個(gè)屋頂LED燈的上行通信接收單元能接收到來(lái)自兩個(gè)或兩個(gè)以上不同移動(dòng)終端的強(qiáng)度大于最低門檻的信號(hào)，則這些移動(dòng)終端與該屋頂LED燈屬于同一組。因此將設(shè)備中的所有屋頂LED燈和地面移動(dòng)終端進(jìn)行分組即建立收發(fā)設(shè)備間的雙向關(guān)聯(lián)后，既有效抑制了在進(jìn)行上行通信時(shí)不同組間的相互干擾，又有效抑制了在進(jìn)行下行通信時(shí)不同組間的相互干擾，從而使得不同組的通信無(wú)論是上行還是下行均可同時(shí)進(jìn)行。需要進(jìn)一步說(shuō)明，在同一組內(nèi)，由于屋頂LED燈和地面可移動(dòng)裝置均有相互分離的發(fā)送和接收電路，如果各自都還有上、下行分離的信號(hào)處理電路及處理單元，則可實(shí)現(xiàn)上、下行全雙工通信；若有兩個(gè)或兩個(gè)以上移動(dòng)終端，每一個(gè)組內(nèi)同時(shí)只能有一個(gè)移動(dòng)終端進(jìn)行上行信號(hào)的發(fā)送，而下行則總是讓同組內(nèi)所有的LED燈發(fā)送相同的信號(hào)，不過(guò)，為了節(jié)約能耗，同組內(nèi)的不同燈在同一時(shí)刻可以采用不同的信號(hào)幅度亦即使用不同的發(fā)射功率同時(shí)發(fā)送相同的信號(hào)，在同一時(shí)刻，下行信息的接收對(duì)象要么是指定的一個(gè)組內(nèi)終端，要么是組內(nèi)的全部終端。任何時(shí)刻都可能存在一些屋頂LED燈不屬于任何一個(gè)有移動(dòng)終端與之關(guān)聯(lián)的組，這些屋頂LED燈構(gòu)成一個(gè)特殊集合，這個(gè)集合中的成員暫時(shí)僅起照明作用，但是隨著某個(gè)或某些移動(dòng)終端的移動(dòng)，這個(gè)集合的成員會(huì)呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化，隨著分組關(guān)聯(lián)關(guān)系的刷新，既可能有成員從這個(gè)集合退出而被選入某個(gè)(通信)組，也有可能原本在某個(gè)(通信)組的成員退出原所在組后暫時(shí)無(wú)終端可與其通信而加入這個(gè)特殊集合。具體的，如圖3所示，光通信設(shè)備包括N個(gè)LED燈和主處理器，與光通信設(shè)備進(jìn)行通信的有M個(gè)移動(dòng)終端。圖中，每個(gè)LED燈均由通信處理單元、驅(qū)動(dòng)單元、上行通信接收單元、上行緩存構(gòu)成。其中通信處理單元與驅(qū)動(dòng)單元單向連通，表示通信處理單元可以將信號(hào)波形控制參數(shù)或者要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳達(dá)給驅(qū)動(dòng)單元；通信處理單元與上行通信接收單元有兩種單向連線，一種用于傳達(dá)通信處理單元發(fā)給上行通信接收單元的控制指令，一種用于上行通信接收單元將通信數(shù)據(jù)上傳到通信處理單元；通信處理單元與上行緩存單向連接，表示通信處理單元將要上傳給主處理器的通信數(shù)據(jù)先放入上行緩存，由主處理器從各LED燈的上行緩存擇機(jī)提取。所有LED燈與主處理器通過(guò)雙向總線進(jìn)行雙向連接，主處理器發(fā)出的指令或數(shù)據(jù)可直接傳達(dá)到每個(gè)屋頂LED燈內(nèi)的通信處理單元，但是每個(gè)LED燈內(nèi)的通信處理單元上傳的數(shù)據(jù)需都要經(jīng)過(guò)上行緩存才能連接到總線，以避免沖突。若各LED燈與主處理器間采用星形連接，則無(wú)需上行緩存。每個(gè)屋頂LED燈還含有LED燈珠組成的發(fā)光陣列和感光元件組成的接收陣列。LED燈珠與感光元件分別與LED燈驅(qū)動(dòng)電路及上行通信接收單元連接，且LED燈珠與感光元件在空間上交錯(cuò)排列，使得屋頂LED燈的發(fā)射光線和接收光線的傳播范圍保持一致，從而保證上下行通信傳輸特性一致。地面移動(dòng)終端硬件部分主要含有發(fā)光原件(LED燈珠)、感光元件、接口電路和微處理器。類似地，地面移動(dòng)終端的發(fā)光原件和感光元件也在空間上緊密交錯(cuò)排列，使得其發(fā)射光線和接收光線的傳播范圍一致，從而保證其上下行信道傳輸特性一致。接口電路包括發(fā)送接口和接收接口，分別用于產(chǎn)生上行通信信號(hào)和處理收到的下行通信信號(hào)。微處理器則既是數(shù)據(jù)處理的核心部件，也是產(chǎn)生上行數(shù)據(jù)通信的源泉和指揮中心。光通信設(shè)備中，通信處理單元的核心是一個(gè)處理能力較強(qiáng)的微處理器；驅(qū)動(dòng)單元包含數(shù)字部分和模擬部分，數(shù)字部分承擔(dān)控制信號(hào)譯碼與數(shù)字信號(hào)子載波調(diào)制功能，模擬部分則包括交流直流變換、電流調(diào)節(jié)及LED驅(qū)動(dòng)；上行通信接收單元包括聚光器(可與下行的光學(xué)準(zhǔn)直共用透鏡或拋物面反光鏡)、光電管、帶自動(dòng)增益控制的放大電路、數(shù)字信號(hào)處理部分，其中光電管與發(fā)光LED陣列交錯(cuò)分布且在不同高度的水平面上，避免了發(fā)射信號(hào)對(duì)接收的干擾；上行緩存用于暫存通信處理單元需要通過(guò)與其它屋頂LED燈共享的總線轉(zhuǎn)發(fā)給主處理器的數(shù)據(jù)，使得通信處理單元有數(shù)據(jù)要發(fā)送而總線又被其它燈的上行數(shù)據(jù)傳輸占用時(shí)，在緩存中排隊(duì)等候。移動(dòng)終端包含發(fā)送模塊、接收模塊和數(shù)字信號(hào)處理模塊。其中發(fā)送模塊包括LED驅(qū)動(dòng)(含數(shù)字調(diào)制)、LED燈珠、準(zhǔn)直透鏡或拋物面反射鏡(可與接受模塊共用)；接收模塊包括準(zhǔn)直透鏡或拋物面反射鏡、光電管、具有自動(dòng)增益控制的放大電路、數(shù)字信號(hào)解調(diào)電路；數(shù)字信號(hào)處理部分則兼具信號(hào)處理及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)生產(chǎn)即用戶使用終端產(chǎn)生的信息流。LED燈的上行通信接收單元所接收到的來(lái)自每個(gè)移動(dòng)終端的信號(hào)，其強(qiáng)度通過(guò)感光元件上產(chǎn)生的光電流的幅度予以測(cè)量，該幅度值經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換可用數(shù)字量表示。該值進(jìn)一步還被用于信號(hào)放大電路的放大倍數(shù)調(diào)整，使得放大后的脈沖信號(hào)幅度在數(shù)字邏輯電路的正常范圍。本發(fā)明涉及到多個(gè)采用可見(jiàn)光通信的裝備構(gòu)成通信網(wǎng)，具體實(shí)施時(shí)需要在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所中需要保護(hù)的方法。物理層除了提供設(shè)備硬件，還包括設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與設(shè)置及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的基本功能程序。數(shù)據(jù)鏈路層的功能模塊主要有邏輯鏈路控制、數(shù)據(jù)組幀、錯(cuò)誤檢測(cè)與重傳、MAC地址與物理標(biāo)識(shí)的映射、沖突避免等。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧中其它層次的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議功能及本層次的不涉及本發(fā)明實(shí)質(zhì)內(nèi)容的功能，均可按有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)或移植。按照本發(fā)明的實(shí)質(zhì)思想所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，實(shí)施時(shí)需要按網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的國(guó)際或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議(IP協(xié)議)的功能，提供所需要的信息封裝格式和邏輯功能，按照軟件工程中自上而下的設(shè)計(jì)原則，完成本發(fā)明所涉及的數(shù)據(jù)鏈路層軟件設(shè)計(jì)。需要強(qiáng)調(diào)，不管通信協(xié)議軟件的具體設(shè)計(jì)如何實(shí)施，只要包含了本發(fā)明中的核心思想，尤其是包括將多個(gè)燈均勻分布于天花板、各燈信號(hào)波形分別控制、將所有燈與移動(dòng)終端進(jìn)行分組關(guān)聯(lián)、使不同組的通信同時(shí)進(jìn)行、定期檢測(cè)各移動(dòng)終端位置使分組適應(yīng)于終端位置變化等思想，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。圖4是室內(nèi)光通信設(shè)備的屋頂LED燈與地面移動(dòng)終端根據(jù)當(dāng)前地面各移動(dòng)終端的位置進(jìn)行分組的一個(gè)例子。圖4中，地面有兩個(gè)移動(dòng)終端M1和M2，屋頂則按均勻分布安裝著16個(gè)LED燈(內(nèi)含感光元件及進(jìn)行雙向可見(jiàn)光通信的必要電路)L1，L2，…，L16。按照分組或建立關(guān)聯(lián)關(guān)系的優(yōu)化原則，M1與位于其正上方的L3及L2、L7屬于一組，而M2則與其正上方的L13及L9、L14屬于一組。分組結(jié)果之所以如此，是因?yàn)镸1按指定功率所發(fā)出的測(cè)試信號(hào)僅能被L2、L3及L7有效接收，即只有L2、L3及L7這三個(gè)屋頂LED燈的接收信號(hào)強(qiáng)度表中含有表明接收到來(lái)自M1的信號(hào)強(qiáng)度超過(guò)最低門檻G，所有其它燈的接收信號(hào)強(qiáng)度表中，來(lái)自M1的信號(hào)強(qiáng)度都低于G。類似地，L13及L9、L14的接收信號(hào)強(qiáng)度表中都只有一條接收信號(hào)強(qiáng)度高于G的記錄，他們都來(lái)自移動(dòng)終端M2。按上述分組方法，兩個(gè)終端分屬于兩個(gè)不同的組，這兩個(gè)組的通信互不干擾，可同時(shí)進(jìn)行。在這個(gè)例子中，其余暫時(shí)未與地面移動(dòng)終端關(guān)聯(lián)的10個(gè)燈只起照明作用。如果地面移動(dòng)終端的位置發(fā)生改變，則各屋頂LED燈的接收信號(hào)強(qiáng)度表會(huì)有相應(yīng)改變，設(shè)備中的主處理器將執(zhí)行優(yōu)化分組計(jì)算的程序，分組的結(jié)果將隨地面移動(dòng)終端的位置變化而作相應(yīng)調(diào)整。倘若M2不動(dòng)而M1在現(xiàn)位置上沿遠(yuǎn)離M2的方向移動(dòng)到墻角，則重新分組的結(jié)果仍然是分兩組，M2所屬分組不變，而M1所關(guān)聯(lián)的分組中包含的屋頂燈將是L3，L4，L8；倘若M2不動(dòng)而M1移動(dòng)到與M2非常臨近，則設(shè)備中只有一個(gè)通信組，兩個(gè)移動(dòng)終端都與此組關(guān)聯(lián)，而被關(guān)聯(lián)的屋頂燈是L13及L9、L14，其余13個(gè)燈就只起照明作用。還要說(shuō)明，由于有兩個(gè)移動(dòng)終端與同一組關(guān)聯(lián)，上行通信時(shí)，同一時(shí)刻這兩個(gè)移動(dòng)終端只有一個(gè)可以發(fā)送上行信號(hào)；由于這兩個(gè)移動(dòng)終端非常臨近，它們所發(fā)送信號(hào)的最強(qiáng)接收者恰好是同一個(gè)屋頂燈L13，因此它們發(fā)送的上行數(shù)據(jù)都由L13的通信處理單元轉(zhuǎn)發(fā)。為使畫面更清楚，圖中并未畫出屋頂LED燈及地面移動(dòng)終端的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及主處理器，它們是始終存在的。圖5是主處理器采用的一種對(duì)屋頂LED燈和地面移動(dòng)終端進(jìn)行分組關(guān)聯(lián)方法的實(shí)例。M是地面移動(dòng)終端總數(shù)，N是屋頂LED燈的數(shù)量，G是根據(jù)正常上行通信需要而設(shè)定的一個(gè)屋頂LED燈內(nèi)的接收裝置能正常識(shí)別所接收來(lái)自地面移動(dòng)終端所發(fā)送的信號(hào)強(qiáng)度的最低門檻。在開(kāi)始分組前，按隨機(jī)順序?qū)λ薪K端編號(hào)，亦即用數(shù)組ID存儲(chǔ)各終端標(biāo)識(shí)即ID[n]是編號(hào)為n的終端的標(biāo)識(shí)，每次重新進(jìn)行分組時(shí)，對(duì)ID數(shù)組內(nèi)所存儲(chǔ)的各終端標(biāo)識(shí)的順序作一次隨機(jī)調(diào)整；并收集齊所有屋頂LED燈的最新接收信號(hào)強(qiáng)度表。ng在分組程序運(yùn)行過(guò)程中表示分組編號(hào)，從1開(kāi)始；而分組過(guò)程完成時(shí)，它存儲(chǔ)的是組數(shù)，其取值范圍是大于等于1而小于等于M；數(shù)組R用于記錄每個(gè)終端是否已關(guān)聯(lián)，R[i]為0表示編號(hào)為i的終端尚未關(guān)聯(lián)(即尚未確定其屬于哪個(gè)組)，R[i]為1則表示編號(hào)為i的終端已確定其所屬分組。初始時(shí)，R賦初始值全為0，表示所有終端都未關(guān)聯(lián)?！癷←1”表示為變量i賦值1。接下來(lái)的過(guò)程是先確定編號(hào)為1的終端所屬的組，為此，檢查每個(gè)屋頂燈的接收信號(hào)強(qiáng)度表，將所有接收到來(lái)自編號(hào)為1的地面移動(dòng)終端的信號(hào)強(qiáng)度大于等于G的屋頂燈納入編號(hào)為1的地面移動(dòng)終端所屬的組；在此基礎(chǔ)上，對(duì)每個(gè)已納入編號(hào)為1的地面移動(dòng)終端所屬組的屋頂LED燈，檢查其接收信號(hào)強(qiáng)度表，將該燈所接受信號(hào)強(qiáng)度大于等于G的所有其它移動(dòng)終端也納入編號(hào)為1的移動(dòng)終端所屬的組，并將這些終端標(biāo)記為已關(guān)聯(lián)。然后按編號(hào)遞增順序，尋找下一個(gè)尚未被關(guān)聯(lián)(即確定所屬組)的移動(dòng)終端，重復(fù)上述確定該移動(dòng)終端所關(guān)聯(lián)的屋頂燈及同組移動(dòng)終端的過(guò)程。此過(guò)程不斷重復(fù)，直到所有移動(dòng)終端都被確定所屬分組為止。完成分組關(guān)聯(lián)后，主處理器將分組數(shù)、每個(gè)組內(nèi)的所有屋頂LED燈的標(biāo)識(shí)、每個(gè)組內(nèi)的所有移動(dòng)終端、每個(gè)移動(dòng)終端所發(fā)信號(hào)的最強(qiáng)接收者等信息通過(guò)總線廣播，使每個(gè)屋頂LED燈的通信處理單元獲知分組關(guān)聯(lián)結(jié)果。在光通信設(shè)備實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，光通信設(shè)備的節(jié)能效果十分明顯，以下對(duì)光通信設(shè)備的節(jié)能效果作詳細(xì)闡述。設(shè)一個(gè)長(zhǎng)5米、寬5米、高3米的房間，桌面高度1米。用14400個(gè)額定功率20毫瓦、中心照度0.73坎德拉的燈珠作為照明和通信用，每個(gè)燈的半功率角為60度；相應(yīng)接收裝置的視角為120度，其聚光鏡的折射系數(shù)為1.5，光電管的有效感光面積為1平方厘米，朗伯指數(shù)為1，光電轉(zhuǎn)換響應(yīng)系數(shù)為0.4安培/瓦,噪聲功率密度為10-21瓦/赫茲，調(diào)制方式采用4進(jìn)制子載波脈沖位置調(diào)制，在這種調(diào)制方式中，一個(gè)符號(hào)周期分為4個(gè)時(shí)隙，其中有一個(gè)時(shí)隙用于傳送具有約定頻率的脈沖序列，該時(shí)隙的編號(hào)或位置表達(dá)了符號(hào)所代表的信息(4進(jìn)制情況下每個(gè)符號(hào)含2位信息)，該脈沖序列的電流波峰值記為ci,電流波谷值記為ai,其余時(shí)隙輸出一個(gè)恒定電流值，記為bi，i是屋頂燈的編號(hào)，ci與ai之差決定了通信功率，而一個(gè)符號(hào)周期的電流平均值決定了總的能耗及照明亮度。照明亮度要求為400流明；在這種條件下，如果要求通信速率為1Mbps而誤比特率不超過(guò)10-6，則要求接收裝置所接收的通信光功率不低于-2.3dBmW，由于可見(jiàn)光通信設(shè)備的能耗主要由屋頂LED燈在照明及下行通信時(shí)產(chǎn)生，因此本例子中僅考慮下行通信的能耗。如果不采用本發(fā)明所述的具有位置適應(yīng)性的各燈電流波形優(yōu)化，則需要保證整個(gè)房間地面每個(gè)測(cè)試地點(diǎn)有足夠的照明和通信功率。屋頂燈的布局對(duì)設(shè)備的能耗有重要影響。在不考慮移動(dòng)終端位置適應(yīng)性的情況下，選取3種布局方案進(jìn)行對(duì)比，它們是A：4個(gè)屋頂燈，每燈含3600個(gè)燈珠，燈珠間的縱橫間距均為1厘米，4個(gè)方形屋頂燈置于靠近墻角處；B：所有燈珠置于1個(gè)屋頂燈內(nèi)，縱橫向都以均勻間距4.16厘米排列，燈珠均勻布滿整個(gè)天花板；C：將所有燈珠劃分成100等分，置于100個(gè)不同的屋頂LED燈內(nèi)，每個(gè)燈內(nèi)含144個(gè)燈珠，縱橫向均以4.16厘米間隔均勻分布，也是恰好布滿整個(gè)天花板。根據(jù)所給條件，對(duì)設(shè)備建立數(shù)學(xué)模型，其中目標(biāo)函數(shù)是使設(shè)備照明及下行通信總功耗最小，約束條件是同時(shí)保證照明和處處可正常通信，然后運(yùn)用線性規(guī)劃方法，對(duì)上述未采用位置適應(yīng)性的三種方案的每個(gè)燈的波形參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到各方案的最低能耗，并與采用固定信號(hào)波形的情形對(duì)比，然后算出各自的節(jié)能效率，見(jiàn)表1。表1.不考慮終端位置適應(yīng)性的三種方案的節(jié)能效率對(duì)比方案ABC節(jié)能效率27％38％57％可見(jiàn)，在不考慮移動(dòng)終端位置適應(yīng)性的各種方案中，方案C節(jié)能效果最好。將屋頂LED燈珠劃分到較多數(shù)量的燈中，對(duì)每個(gè)燈進(jìn)行波形參數(shù)的優(yōu)化，有明顯的節(jié)能效果。而在采用適應(yīng)于移動(dòng)終端位置的可見(jiàn)光通信設(shè)備中，由于可以通過(guò)讓每個(gè)移動(dòng)終端發(fā)送含自身標(biāo)識(shí)信息的測(cè)試信號(hào)，使屋頂燈可以測(cè)得終端的位置，因此可以做到只保證終端所在位置小范圍內(nèi)的接收裝置獲得足夠通信功率而其它地點(diǎn)的通信無(wú)需保障，這樣在進(jìn)行每個(gè)燈的波形參數(shù)優(yōu)化時(shí)，由通信條件限制所需的約束條件被放寬，從而進(jìn)一步降低設(shè)備的總功耗。作為一個(gè)考慮移動(dòng)終端位置適應(yīng)性的波形優(yōu)化簡(jiǎn)單實(shí)例，緊接上面的方案C，采用與其完全一樣的屋頂燈布局和終端，房間內(nèi)僅有一個(gè)移動(dòng)終端，考慮將該終端置于三個(gè)典型不同位置時(shí)，設(shè)備保證房間內(nèi)地面或桌面所有地點(diǎn)的照明，但僅保障移動(dòng)終端所在單個(gè)地點(diǎn)的通信質(zhì)量，據(jù)此對(duì)所有燈的波形參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到不同地點(diǎn)的最低能耗。三種典型地點(diǎn)是：①墻角，②靠近任一墻的中點(diǎn)，③地面正中央。表2是采用適應(yīng)于移動(dòng)終端位置的設(shè)備中，終端在不同位置時(shí)的節(jié)能效率對(duì)比。表2.考慮終端位置適應(yīng)性時(shí)終端位置對(duì)節(jié)能效率的影響從表2的結(jié)果可知，采用本發(fā)明的具有終端位置適應(yīng)性的設(shè)備節(jié)能效率可以進(jìn)一步提高，而且節(jié)能效率受終端所在位置的影響不大。需要強(qiáng)調(diào)，表2中的節(jié)能效率仍是按實(shí)際總能耗與所有燈采用固定波形時(shí)的總能耗對(duì)比算出的，盡管它們與表1中的方案C相比節(jié)能效率只提高了不到4個(gè)百分點(diǎn)，但由于這里的比值是用了所有燈都采用固定波形時(shí)的總能耗作分母，如果將這個(gè)分母換做表1中方案C的能耗，則采用本發(fā)明中的具有位置適應(yīng)性的波形參數(shù)優(yōu)化，相對(duì)于未采取終端位置適應(yīng)性的設(shè)備，節(jié)能效率可提高10％左右。由于本實(shí)施例中每個(gè)LED燈珠的半功率角取為60度，接收裝置的視角為120度，這是光束比較散的情形，若將它們都縮小，則可以使發(fā)送和接收的光束更集中，從而可進(jìn)一步提高本發(fā)明所采用的適應(yīng)于移動(dòng)終端位置變化的室內(nèi)可見(jiàn)光通信設(shè)備的節(jié)能效率。還要說(shuō)明，采取本發(fā)明中對(duì)終端位置適應(yīng)性的波形參數(shù)優(yōu)化，所節(jié)省的能量主要源于有相當(dāng)一部分屋頂燈不需發(fā)射通信信號(hào)，因此有益于降低通信干擾、減少信息被竊聽(tīng)的可能性。實(shí)例中所列數(shù)據(jù)均保證了燈光對(duì)地面有足夠照明，如果在白天，不需要照明時(shí)，節(jié)能效率還可顯著降低。以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書記載的范圍。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3