[发明专利]用于光编码的方法、光模块和接收单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将数据嵌入到光中的方法和光模块以及用于接收光的接收单元。更特别地，本发明的方法、光模块和接收单元涉及可见光通信领域。

背景技术

可见光通信（VLC）是一种数据通信方法，其中数据嵌入到发射可见光（通常在375-780nm波长范围内）的光源的光输出中。在VLC中，希望的是将发光二极管（LED）用作光源，因为与荧光灯相比，LED能够实现高得多的数据传输率。

编码光作为一种特殊VLC技术被提出以便允许实现光源的高级控制以及使用这些光源传输信息。由于光源的主要目的典型地为照明，因而重要的是光源的光输出的调制对于人眼不可见，也称为无闪烁调制。现有技术中开发了不同的方法以实现光输出的无闪烁调制，其中光源的光输出的幅度或强度调制是最常应用的方法之一。在该方法中，为了嵌入数据，或者完全接通/关断（通-断键控）光源，或者修改幅度。该方法典型地需要与编码方法组合以便降低对人眼可见的数百赫兹以下的频率中的光谱含量。由于该编码的原因，有效数据率降低，并且需要应用更高的带宽以便实现相同的数据率。这可能是挑战性的，因为LED及其关联的驱动器典型地在其带宽方面是受限的。

现有技术中应用于VLC的另一方法是频率调制或者频移键控。在这里，通过在两个不同的调制（开关）频率之间切换而嵌入数据，其中例如一个频率表示“0”位并且第二频率表示“1”位。该方法的缺点在于，应用的频率需要较高以避免可见的闪烁，这降低了可用于数据通信的有效带宽。

现有技术中用于VLC调制的甚至更进一步的方法使用了具有不同色点（色度图中的x, y坐标）的多个光源以便将数据嵌入到光中。在该方法中，感知的光强度在颜色变化的同时保持恒定。这基于以下理解：人眼对色点变化不及对强度变化敏感。然而，该方法的缺点在于，调制幅度只能是有限的，因为否则的话将出现不想要的可见性。可替换地，调制频率需要较高，这可能也是不希望的。此外，使用的光源需要具有关于彼此充分不同的色点（例如红色、绿色、蓝色），这对于一般光照（例如白色光）而言可能不是所希望的。

有鉴于此，希望提供一种克服现有技术中的调制方法的上述缺点的可替换的光调制。

发明内容

本发明的目的是在提供光输出的无闪烁调制的同时提供对于光编码的调制带宽的拓宽。这个目的和其他目的通过一种具有独立权利要求中所阐述的特征的、用于发射光的方法和光模块以及用于接收光的接收单元来实现。从属权利要求中限定了优选的实施例。

因此，依照本发明的第一方面，提供了一种用于将数据嵌入到光中的方法。该方法包括步骤：操作被布置成发射具有颜色坐标和发光强度的光的至少两个光源。该方法进一步包括步骤：操作所述至少两个光源，使得每个光源被布置成发射可与至少一个其他光源的光区分的光；以及将数据嵌入到从所述至少两个光源发射的光中。该方法进一步包括步骤：操作所述至少两个光源，使得从所述至少两个光源发射的光的颜色坐标随着时间维持在第一有界区间内。此外，该方法包括步骤：操作所述至少两个光源，使得从所述至少两个光源发射的光的发光强度随着时间维持在第二有界区间内。

依照本发明的第二方面，提供了一种被布置成将数据嵌入到光中的光模块。该光模块被配置成：操作被布置成发射具有颜色坐标和发光强度的光的至少两个光源，其中每个光源被布置成发射可与至少一个其他光源的光区分的光；并且将数据嵌入到从所述至少两个光源发射的光中。该光模块进一步被配置成：操作所述至少两个光源，使得从所述至少两个光源发射的光的颜色坐标随着时间维持在第一有界区间内。此外，该光模块被配置成：操作所述至少两个光源，使得从所述至少两个光源发射的光的发光强度随着时间维持在第二有界区间内。

依照本发明的第三方面，提供了一种用于接收光的接收单元。该接收单元被配置成接收从被布置成发射具有颜色坐标和发光强度的光的至少两个光源发射的光，其中每个光源被布置成发射可与至少一个其他光源的光区分的光，其中数据被嵌入到发射的光中，并且其中从所述至少两个光源发射的光的颜色坐标随着时间维持在第一有界区间内，并且从所述至少两个光源发射的光的发光强度随着时间维持在第二有界区间内。该接收单元进一步被布置成检测嵌入到接收的光中的数据。“接收单元”在这里指的是几乎任何用于接收、检测和/或记录光的单元，例如接收器、传感器、检测器等等，其中该接收单元可以进一步为CMOS传感器或者CCD传感器阵列。