[发明专利]具有静止置顶端自转动用户端室内无线光通信装置及方法

说明书

具有静止置顶端自转动用户端室内无线光通信装置及方法属于无线光通信技术领域。在本发明之装置中，若干个静止置顶端分散布置于室内上方，每个静止置顶端的光信号发射接收窗口朝向室内正下方，若干个自转动用户端位于若干个静止置顶端下方，自转动用户端的光信号收发头在自转动用户端中的姿态控制模块控制下，能够自转动以保持与某一静止置顶端的光信号发射接收窗口的对准状态。本发明之方法使自转动用户端的光信号收发头朝向静止置顶端的光信号发射接收窗口，手动调整光信号收发头直到用户设备显示接收的信号最强，设定此时光信号收发头的姿态为零位，在自转动用户端中的姿态控制模块控制下，光信号收发头能够保持与光信号发射接收窗口之间的跟踪状态。

技术领域

本发明涉及一种具有静止置顶端自转动用户端室内无线光通信装置及方法，属于无线光通信技术领域。

背景技术

随着信息化时代的到来，高清晰视频、大型网络游戏以及网络会议办公协作等与数据处理与传输相关的通信技术逐渐普及，其中数据传输带宽属于一项瓶颈技术。

无线光通信具有高速率、无电磁干扰、频谱资源丰富、无电磁辐射以及高安全性等优点，人们已经尝试开展室内无线光通信。与现有无线局域网(无线LAN)相比，室内无线光通信同样是以光为载波传输信号，其通信速度可达每秒吉比特的量级，并且，其传输速度仍有提升空间。不过，无线光通信也有其局限性，例如，相比于无线电通信，光传输的指向性较强，在保证用户体验的前提下，两个通信端通信时需要较高的对准精度，这样才能在实现光通信的同时，保证光能有更高的利用率，可是，要实现精确对准，对对准、跟踪装置的要求极高，也就必然导致光通信系统结构变得复杂，造价提高，不利于推广应用；若要降低对准精度，则需增大通信光光束的束散角，扩大光束覆盖范围，能量损耗则必然因此而加大；为弥补能量损耗，保证信号强度，必须提高通信光的发射功率，光通信系统的负荷因而加重，何况发光器件如LD、LED的实际发光功率也是有限的。

针对上述问题，专利号为ZL201610578152.9的一件中国发明专利给出一种“采用多个可转动置顶端的多用户可见光通信装置及方法”，该方案通过布置多个可转动置顶端，当游动用户出现在该通信区域时，多个可转动置顶端在各自的二维转动机构驱动下，将各自配备的摄像头对准该游动用户，并将摄取的黑白图像传送给同一光纤交换及系统综合控制器，通过灰度值判定由其中某一个可转动置顶端与该游动用户建立通信关系，实现空间全覆盖，通信无死角。不过，该方案虽然解决了室内无线光通信系统对准、跟踪的问题，且束散角及光发射功率需求合理，但是，该方案需要布置多个可转动置顶端，每一个可转动置顶端上均配备二维转动机构及摄像头，还要设置一个光纤交换及系统综合控制器，在实现外网与用户之间的双向数据传输的同时，控制多个可转动置顶端并最终确定其中某一个与某一个用户端建立通信关系，这使得该多用户可见光通信装置的设计、制造变得非常复杂，成本也很高；从方法方面评价，只要有一个用户进入通信室内，或者说，只要有一个用户在通信室内游动，几乎所有可转动置顶端就都得进入工作状态，当其中某一个被确定后，其余退出，当又一个用户寻求通信时，重复上述过程，可见，该方法在光通信关系建立过程中存在拖延现象，整个系统工作负荷大，硬件损耗大，寿命短。然而，在现实需求中，并不是所有的室内无线光通信用户都处在频繁的游动中，诸如写字间之类的场合，每个用户位置相对固定，有限的活动可能只发生在一个置顶端的覆盖范围内，只要该用户的用户端能够保持与其上方的置顶端对准和跟踪，无线光通信即可发挥作用并保持正常通信状态。

发明内容

为了提供一种室内无线光通信方案，该方案更适合位置相对固定、并非频繁游动的用户，通信装置的结构相对简单，同时成本也较低，我们发明了一种具有静止置顶端自转动用户端室内无线光通信装置及方法，该通信装置中的静止置顶端具有正常的束散角和发射光功率，依该通信方法，拟与外网建立光通信关系的用户只需操作其自转动用户端即可实现与该用户上方的静止置顶端的对准与跟踪，通信装置整体的负荷小，硬件消耗大幅减小。