[发明专利]一种可见光通信接收终端及系统

说明书

本发明提供一种可见光通信接收终端，包括：球面基体以及多个光电转换器，球面基体上设置有多个分布点，多个分布点在球面基体上呈均匀分布或螺旋式分布，多个光电转换器分别设置在多个分布点上。该接收终端的多个光电转换器均匀分布或螺旋式分布在球面基体上，这样，使得光电转换器呈曲面分布，在不改变PD视场角的情况下，增加了PD整体视场角，使得在接收终端移动时，始终能够接收到光信号，提高了接收终端的移动性。该接收终端成本低、便于集成、增加接收到的光信号的强度且能满足接收终端的移动性。

技术领域

本发明涉及可见光通信领域，特别涉及一种可见光通信接收终端及系统。

背景技术

可见光通信技术(VLC，Visible Light Communication)是指利用可见光波段的光作为信息载体，无需光纤等有线信道的传输介质，在空气中直接传输光信号的通信方式。

由于LED(Light Emitting Diode，发光二极管)灯可以支撑更快的开关切换速度，随着LED灯的普及，使得LED灯以极快的速度闪烁，就可以实现通过LED灯发送数据。为了提高传输速率，在可见光通信系统中，通常会采用阵列传输的VLC-MIMO(MIMO，Multiple-input Multiple-output，多发多收系统)，而对于LED灯的照明系统，通常都是由多个灯芯组成的，LED灯的可见光通信系统是一种天然的多输入通信系统。

对于VLC-MIMO的接收终端的研究主要在两个方向，一种是基于图像传感器(Camera)，另一种是PD(Photo Detector，光电转换器)阵列。基于现有的图像传感器的成像通信技术(Optical Camera Communication,OCC)有望被应用到诸多领域，例如手机与电视屏幕、路灯与车以及车与车之间通信等，然而，现有的图像传感器较低的帧速率限制了其在高速通信中的应用。

对于PD阵列的接收终端，主要需要解决的问题是如何提高移动终端接收光的性能。目前的解决方案主要有两种，一种是在PD阵列上增加光学器件，如半球形透镜或鱼眼透镜等，增加PD阵列的视场角，从而提高光的接收性能。另一种是不增加光学器件，而在PD阵列的平面上进行优化，以提高光的接收性能，如从PD阵列法向量垂直于水平面的两种分布方式LB(Link-blocked，链路赌赛)和SS(Spatially Separated，空间分离)上分布进行设计优化、使用不同FOV(视场角)的PD组成阵列或增加非成像光学器件等，非成像光学器件如复合抛物面聚光器、光锥等。这些方法在一定程度上都起到了增强光的接收的作用，然而，若增加光学器件，会导致成本高、尺寸大且不便于集成等问题，而PD阵列优化的方法虽然成本较低，但这些研究都是基于集成在一个平面上位置相对固定的PD阵列，很难满足移动性的应用场景，无法满足不同方位下对光接收性能的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可见光通信接收终端及系统，满足接收终端移动性的需求。

为实现上述目的，本发明有如下技术方案：

一种可见光通信接收终端，包括：

球面基体以及多个光电转换器，球面基体上设置有多个分布点，多个分布点在球面基体上呈均匀分布或螺旋式分布，多个光电转换器分别设置在多个分布点上。

可选的，多个分布点在球面基体上呈均匀分布，每个分布点位于一个六边形的中心，六边形呈蜂窝排列于球面基体的表面。

可选的，六边形的分布满足欧拉特征。

可选的，多个分布点在球面基体上呈均匀分布，球面基体的表面被等分为多个面积相等且间距相等的图形块，每个分布点位于图形块的中心。

可选的，多个分布点在球面基体上呈螺旋分布，分布点的个数为N，则第i个分布点的方位角θ_i和仰角φ_i由以下确定：