[发明专利]自由空间光通信系统

说明书

照明系统包括驱动至少一个电抗器的激励器。电抗器是欠阻尼谐振电路，其包括电抗串中的照明元件和分布在照明元件之间的电抗部件的网络。这些电抗部件可以调节各个照明元件。照明元件发射包括第一阶段和第二阶段的AC发光波形。选择的照明元件可以由数据流进行调制。调制的光通过自由空间移动至接收设备。

相关申请

本申请要求保护于2014年11月17日提交的第62/080990号美国临时申请的优先权，该申请出于所有目的通过引用合并入本文。本申请涉及于2012年12月31日提交的、于2013年7月4日公布为WO2013/102183 A1的PCT/US12/72253号PCT申请，该PCT申请出于所有目的通过引用合并入本文。PCT/US12/72253号PCT申请是第9144122B2号美国专利的原申请。

技术领域

本发明的一个或更多个实施例涉及用于使用电抗串的自由空间光通信的系统和方法。

背景技术

自由空间光通信(FSOC)系统已经使用了数千年。可以通过移动任何反射表面来引导反射的太阳光。峰火是自由空间光通信的另一个示例。在现代，FSOC已经使用电供电光源。1880年，Alexander Graham Bell第一次通过一束光线来传输声音。随着激光器和LED变得可用，它们适用于FSOC，并且也已经被用于向光纤中注入调制的光。点对点FSOC可能是有利的，因为它难以拦截，并且窃听传输的数据可能是困难的或不可能。

FSOC系统开发的很多重点是针对跨越延伸距离的这样的点对点通信，并且随着光纤被证明提供更具商业吸引力的实现，对这样的系统的兴趣已经大大减弱。然而，在手持遥控器与各种消费电子设备(例如电视机、视频和音频设备)之间以红外FSOC的形式进行的短距离、低带宽通信变得普遍。

FSOC系统还被提出作为射频无线数据通信系统的替选方案。FSOC具有提供不需要(正在变得饱和的)任何RF频带分配的短距离宽带通信的潜力，并且可以替代或补充当前的WIFI通信系统。例如，Haas等人(WO2011/003393 A1号PCT申请公开)公开了可以提供宽带本地数据通信的基于LED的FSOC系统。

发明内容

自由空间光通信系统(FSOC)建立在包括激励器(电波形发生器)和电抗器(谐振电路)的照明(lighting)平台上。谐振电路(“电抗串”)包括多个电抗部件和多个照明元件如LED。激励器被配置成驱动欠阻尼和通常高Q的谐振电路。电波形发生器产生处于约10kHz与约100MHz之间的频率的AC电压波形。电抗部件(例如电容器)分布在照明元件之间，使得它们无源地确定各个照明元件的功率。照明元件发射以以下两个阶段为特征的AC发光波形：一个阶段通常提供区域光照(illumination)，而一个阶段通常是暗的。可以在谐振电路中的照明元件与用户设备中的发射器/检测器对之间提供双向FSOC。在任一阶段期间都可以进行通信，尽管在暗时期的通信可能对在高带宽下提高信噪比有利。LED可以用作上行链路检测器，或者可以在一个或更多个电抗串中添加独立的光电二极管检测器。数据流可以调制整个串或串中的各个元件。可以使用可变电抗元件例如SAW设备或压电设备来实现对各个元件的调制。

通常，数据流调制与光照电压波形的频率充分分离的载波频率。多个电抗串可以以单独的载波频率和/或单独的颜色操作。单个电抗串还可以包括混合型照明元件。不同载波频率下的电力和/或数据流波形可以通过公共两线总线传输。与控制件和传感器的内部系统通信可以类似地通过同一总线上的不同频带实现。

大型网络可以被配置为有损传输线，由此包括一组并联电抗串的“脉冲”部分通过另外的电抗部件隔开，使得在部分之间存在小的相移。有损传输线拓扑使得数据和/或另外的电力能够沿着线路以一定间隔注入。可以实现任意的线路长度。

还可以使用电抗串来实现各种感测功能，由此串中的LED或电容器实现传感器换能效应。可以实现单独的传感器功能和集体(例如，相控阵列)检测方法。

附图说明