在存在干擾的情況下接收編碼可見光的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開內(nèi)容涉及在接收編碼可見光時(shí)可能存在的干擾，并且涉及減輕這樣的干擾的效果。
【背景技術(shù)】
[0002]編碼光是指其中將數(shù)據(jù)調(diào)制到由光源(例如由基于LED的照明器)發(fā)射的可見光照中的技術(shù)。因此除了提供光照(為此目的光源可能已經(jīng)存在于環(huán)境中)之外，光源還充當(dāng)能夠向編碼光的合適接收器傳送數(shù)據(jù)的傳送器。調(diào)制典型地以對人類視覺而言不可感知的足夠高的頻率執(zhí)行，即因此用戶僅感知總體光照而沒有數(shù)據(jù)被調(diào)制到該光照中的效果。以此方式，數(shù)據(jù)可以說成是嵌入到來自光源的光中。
[0003]編碼光系統(tǒng)的示例在K.D.Langer公開于通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字信號處理(CSNDSP)，2010 中的 “ Implementat1n of a 84 Mbit/s Visible-Light Link based onDiscrete-Multitone Modulat1n and LED Room Lighting”中呈現(xiàn)。該文獻(xiàn)呈現(xiàn)了基于商業(yè)上可得到的LED照明器的84 Mbit/s光學(xué)無線鏈路的實(shí)現(xiàn)。論文公開了如何在典型的室內(nèi)距離內(nèi)(例如在天花板燈與書寫臺之間)通過使用離散多頻聲調(diào)制來實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)無誤差數(shù)據(jù)傳送。
[0004]編碼光可以使用在數(shù)個(gè)應(yīng)用中。例如，一個(gè)應(yīng)用是在例如作為智能照明系統(tǒng)的部分的照明器之間進(jìn)行通信。室內(nèi)或室外環(huán)境中的多個(gè)照明器中的每一個(gè)可以配備有編碼光傳送器和接收器二者，并且經(jīng)由編碼光在它們之間進(jìn)行通信的能力可以用于以至少部分分布式的方式控制環(huán)境中的光。例如，每一個(gè)照明器還可以配備有存在傳感器以檢測生物(典型地人類)的存在，并且信息可以在兩個(gè)或更多照明器之間共享以便取決于所檢測到的存在而確定如何控制來自不同照明器的光。
[0005]在另一示例應(yīng)用中，編碼光可以用于從照明器向遠(yuǎn)程控制單元提供信息以用于控制該照明器，例如以提供將它從遠(yuǎn)程單元可以控制的其它這樣的照明器之中區(qū)分開的標(biāo)識符，或者以提供關(guān)于照明器的狀態(tài)信息(例如以報(bào)告錯(cuò)誤、警告、溫度、操作時(shí)間等)。在一個(gè)這樣的示例中，遠(yuǎn)程控制單元可以包括諸如智能電話或平板之類的具有內(nèi)置相機(jī)或其它光傳感器的移動(dòng)用戶終端。利用終端運(yùn)行合適的應(yīng)用，用戶可以將相機(jī)引導(dǎo)到照明器處并且由此檢測編碼到來自該照明器的光中的標(biāo)識符。在給定其正看向的照明器的標(biāo)識符的情況下，終端然后可以通過發(fā)送回返回信號(例如經(jīng)由RF)來控制該照明器。
[0006]在又一應(yīng)用中，編碼光可以用于向用戶提供信息，例如以提供用于在投用時(shí)使用的照明器的標(biāo)識符，或者以使得能夠提供位置相關(guān)信息。例如，室內(nèi)和/或室外環(huán)境中(例如辦公綜合樓的房間和走廊中和/或校園的路徑中)的每一個(gè)照明器可以布置成發(fā)射嵌入有在該環(huán)境內(nèi)標(biāo)識它的相應(yīng)標(biāo)識符的光。如果用戶具有配備有相機(jī)或其它光傳感器的移動(dòng)終端以及用于檢測編碼光的相關(guān)聯(lián)應(yīng)用，則終端可以檢測光照其當(dāng)前位置的照明器的標(biāo)識符。通過在將標(biāo)識符映射到照明器位置的位置數(shù)據(jù)庫中查找當(dāng)前位置，這然后可以用于幫助用戶導(dǎo)航環(huán)境。可替換地或此外，這可以用于查找與用戶的當(dāng)前位置相關(guān)聯(lián)的信息，諸如關(guān)于博物館的特定房間中的展覽的信息。例如，查找可以經(jīng)由終端能夠訪問的因特網(wǎng)或本地網(wǎng)絡(luò)來執(zhí)行，或者從用戶終端上的本地?cái)?shù)據(jù)庫來執(zhí)行?？商鎿Q地，信息可以直接編碼到來自一個(gè)或多個(gè)照明器的光中。一般而言，編碼光的適用性不受限制。
[0007]實(shí)現(xiàn)編碼光的一種方式是通過幅度鍵控，通過在離散水平之間切換所發(fā)射的光的幅度或功率以便表示信道位(或更一般地信道符號)。例如在最簡單的情況中，當(dāng)光源接通(發(fā)射)時(shí)，這表示值I的信道位，并且當(dāng)光源關(guān)斷(不發(fā)射)時(shí)，這表示值O的信道位，或者反之亦然。編碼光接收器中的光電傳感器可以檢測光何時(shí)接通或關(guān)斷，或者在不同水平之間區(qū)分，并且從而接收信道位或符號。
[0008]為了輸送數(shù)據(jù)，調(diào)制典型地涉及將數(shù)據(jù)位(有時(shí)稱為用戶位)映射到信道位上的編碼方案。示例是常規(guī)曼徹斯特代碼，其為二進(jìn)制代碼，其中將值O的用戶位映射到信道符號斷-通(信道位為O并且然后為I)上并且將值I的用戶位映射到信道符號通-斷(信道位為I并且然后為O)上，或者反之亦然。編碼具有至少兩個(gè)可能的目的，首先，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將熟悉的，在比如曼徹斯特編碼之類的許多編碼方案中，其允許從相同的信號恢復(fù)時(shí)鐘和數(shù)據(jù)(否則將必須發(fā)送分離的時(shí)鐘或者傳送器和接收器將必須被假定為是完美同步的)。其次，其可以具有修改所傳送的信號的頻譜的效果。
[0009]已經(jīng)注意到，編碼光易受來自諸如市電電源(在大多數(shù)國家中為50Hz或60Hz)之類的某些低頻源的干擾的影響?，F(xiàn)有編碼光技術(shù)試圖避免其中發(fā)生干擾的頻譜部分(有時(shí)稱為頻譜限域)?？梢砸?yàn)槠湓谳^低頻率處抑制所傳送的信號的頻譜密度曲線的效果而選擇諸如曼徹斯特代碼之類的代碼，因而避免低頻干擾區(qū)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]然而，即使避免低頻，也存在來自其它源的帶內(nèi)干擾的附加問題。在許多場景中，這可以包括可能位于想要的信號的頻譜的不可避免區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)潛在強(qiáng)烈的干擾毛刺。
[0011 ] 例如，干擾可以源自可能是脈沖寬度調(diào)制的以便控制其亮度的顯示屏的背光。脈沖寬度調(diào)制(PWM)意味著來自顯示器的光輸出在時(shí)域中采取恒定或準(zhǔn)恒定矩形波的形式，從而對應(yīng)于頻域中的基音和一系列離散諧波。在另一示例中，除了發(fā)射期望的數(shù)據(jù)之外，可以在相同環(huán)境中的一個(gè)或多個(gè)其它照明器或光源中發(fā)現(xiàn)脈沖寬度調(diào)制或正弦調(diào)制。在一些情形中，干擾可能甚至比想要的信號強(qiáng)一個(gè)或多個(gè)幅度量級，例如如果編碼光傳感器直接看到干擾源而同時(shí)想要的信號僅是經(jīng)由從諸如墻壁、地板或桌子之類的表面的反射而看到的話。
[0012]本發(fā)明提供諸如PffM背光或其它周期性干擾者之類的潛在強(qiáng)烈?guī)?nèi)干擾者的消除。在頻域中，在(有效地)利用隨機(jī)數(shù)據(jù)調(diào)制的編碼光信號的連續(xù)頻譜與諸如在周期性干擾者的離散音調(diào)頻譜中所發(fā)現(xiàn)的一個(gè)或多個(gè)干擾毛刺之間進(jìn)行區(qū)分是可能的。通過從復(fù)合頻譜移除干擾者的離散音調(diào)頻譜，可以在存在干擾者的情況下更加可靠地檢測編碼光信號。
[0013]因而，根據(jù)本文中的公開內(nèi)容的一個(gè)方面，提供了一種編碼光接收器，包括光傳感器、變換模塊和干擾消除模塊。傳感器接收具有根據(jù)編碼方案調(diào)制到其中的數(shù)據(jù)的光。變換模塊被配置成將數(shù)據(jù)變換到頻域表示中，從而表示由所述數(shù)據(jù)根據(jù)所述編碼方案而調(diào)制到光中所引起的頻譜帶。干擾消除模塊被配置成通過確定超過閾值信號強(qiáng)度的帶中的一個(gè)或多個(gè)分量并且消除這些分量來消除發(fā)生在該帶中的干擾。
[0014]根據(jù)另一方面，提供了一種包括代碼的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述代碼體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上并且被配置成以便在處理器上運(yùn)行時(shí)操作編碼光接收器以執(zhí)行依照本文中的公開內(nèi)容的干擾消除。
【附圖說明】
[0015]為了更好地理解本公開內(nèi)容并且示出實(shí)施例可以如何付諸實(shí)踐，通過示例的方式對附圖做出參考，其中:
圖1是包括編碼光和干擾的環(huán)境的示意性圖示；
圖2是編碼光接收器處所接收到的信號的示意性表示；
圖3是編碼光接收器的示意性框圖；
圖4是干擾消除器的示意性框圖；
圖5是在不存在干擾的情況下閾值掩蔽和想要的信號的頻譜的示意性表示；
圖6是在存在干擾者的情況下閾值掩蔽和想要的信號的頻譜的示意性表示，
圖7是頻譜密度曲線的示意性表示，
圖8是如可以在編碼光中傳送的數(shù)據(jù)分組的示意性表示，
圖9是在分組報(bào)頭中接收到的時(shí)鐘信號的頻譜的示意性表示，
圖10是窗口函數(shù)及其對頻域中的干擾音調(diào)的效果的示意性表示，
圖11是應(yīng)用于所接收到的數(shù)據(jù)的重疊部分的窗口函數(shù)的示意性表示，
圖12是低通濾波器的頻率響應(yīng)的示意性表示，
圖13是三進(jìn)制編碼方案的脈沖波形式的示意性表示，以及圖14是根據(jù)三進(jìn)制編碼方法編碼的位的樣本序列的示意性表示。
【具體實(shí)施方式】<