專利名稱：用于在光學(xué)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)使顏色編碼方法穩(wěn)定的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在光學(xué)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)使顏色編碼方法穩(wěn)定的方法和裝置。
背景技術(shù)：
由現(xiàn)有技術(shù)已知借助可見光(可見光通信，VLC)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，該數(shù)據(jù)傳輸例如可以對常規(guī)的無線技術(shù)加以補(bǔ)充。在此，數(shù)據(jù)可以例如通過發(fā)光二極管(LED)傳輸。待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流在此例如以人不可察覺的調(diào)制形式傳輸。此外已知一種更現(xiàn)代的、針對可見光的編碼方法，該編碼方法基于利用基本顏色的顏色編碼。在本領(lǐng)域中也在概念CSK (Color shift Keying，色移鍵控)下涉及這樣的方法。其它的用于該編碼方法的舊的稱呼是CCM (Color Code Modulation，顏色代碼調(diào)制) 或 CMC (Color Multiplex Coding，顏色復(fù)用編碼)。粗略地說，通過使用該顏色編碼方法的VLC的作用原理在于，使用由多個(gè)基本顏色混合的照明來附加地傳輸數(shù)據(jù)，其中各自的基本顏色被快速地調(diào)制，使得對人眼來說總體上識(shí)別出連續(xù)的混合顏色。通常為此使用三種基本顏色紅色、綠色和藍(lán)色，它們可以按照技術(shù)上成熟的方式通過相應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)送。對CSK的詳細(xì)描述在針對IEEE P802. 15. 7標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)版，Yokoi等人“Modified Text clause 6. 9. 2. 2”，2010 年 1 月 17 日，文檔標(biāo)識(shí)號(hào)“ 15-10-0036-00-0007”中找到。一種針對CSK建議的應(yīng)用是VLC，也就是利用光的自由空間通信。在所述改進(jìn)版中描述了在接收側(cè)對在發(fā)送側(cè)設(shè)置的基本顏色發(fā)光二極管的光學(xué)功率的變化進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。這種變化例如由于各個(gè)發(fā)光二極管的老化現(xiàn)象而產(chǎn)生，所述老化現(xiàn)象在所輸送的電功率相同的情況下隨著運(yùn)行持續(xù)時(shí)間的增加能夠發(fā)送更小的光學(xué)功率。這樣的變化導(dǎo)致了發(fā)送器的量子效率的成比例的變化。根據(jù)該改進(jìn)版，混合顏色的補(bǔ)償，也就是所發(fā)送的輻射的頻譜的補(bǔ)償由于僅在接收側(cè)的補(bǔ)償而當(dāng)然是不行的。因此存在這樣的需求，即不是在接收側(cè)例如通過輻射接收器的匹配的靈敏度來補(bǔ)償在發(fā)送側(cè)設(shè)置的基本顏色發(fā)光二極管的光學(xué)功率的變化，而是在發(fā)送側(cè)例如通過輸送更高的電能而同時(shí)減小量子效率來進(jìn)行該補(bǔ)償。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是設(shè)置用于在發(fā)送側(cè)補(bǔ)償所發(fā)送的光學(xué)輻射的頻譜的手段。該任務(wù)的解決通過具有權(quán)利要求1的特征的方法以及通過具有權(quán)利要求12的特征的光學(xué)傳輸系統(tǒng)來進(jìn)行。本發(fā)明基于一種本身已知的用于在發(fā)送器和接收器之間對數(shù)據(jù)進(jìn)行光學(xué)傳輸?shù)姆椒?，其中為了對?shù)據(jù)進(jìn)行編碼和傳輸設(shè)置基于多個(gè)基本顏色的顏色編碼方法，其中此外各自的基本顏色通過各自的發(fā)送側(cè)的光學(xué)輻射源發(fā)送并且在接收側(cè)由各自的光學(xué)輻射接收器接收。根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，在發(fā)送器和接收器之間形成調(diào)節(jié)回路，其中由發(fā)送器向接收器發(fā)送校準(zhǔn)消息，這些校準(zhǔn)消息在接收器中或者替換的在發(fā)送器中通過與至少一個(gè)事先發(fā)送的和/或存儲(chǔ)的校準(zhǔn)消息的比較借助這兩個(gè)相比較的校準(zhǔn)消息的信道特性來確定補(bǔ)償信息?；谒_定的補(bǔ)償信息，在發(fā)送器中進(jìn)行至少一個(gè)發(fā)送參數(shù)的匹配。在此，所述校準(zhǔn)消息可以事先發(fā)送，或者已經(jīng)存儲(chǔ)在相應(yīng)的工廠設(shè)置中。在此，“發(fā)送器”和“接收器”的概念應(yīng)當(dāng)理解為，使得“發(fā)送器”除了其在雙工運(yùn)行中既發(fā)送數(shù)據(jù)又接收數(shù)據(jù)的特性之外，同時(shí)還用作光源，而“接收器”雖然能夠在雙工運(yùn)行中發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，但是不一定作為光源運(yùn)行。發(fā)送器作為光源的運(yùn)行在此例如包括作為空間照明裝置或者作為顯示面板的實(shí)施方式。按照有利的方式，本發(fā)明使得可以在發(fā)送側(cè)對所發(fā)送的光學(xué)輻射的混合顏色進(jìn)行補(bǔ)償，該混合顏色例如由于各個(gè)基本顏色的強(qiáng)度漂移而已改變。由此，本發(fā)明的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)在于，通過使用本發(fā)明的手段使得可以進(jìn)行穩(wěn)定的顏色編碼，其中在發(fā)送器側(cè)的顏色漂移得到補(bǔ)償。另一個(gè)顯然的優(yōu)點(diǎn)是，原始設(shè)置的顏色不會(huì)隨著時(shí)間而改變。在發(fā)送側(cè)對顏色漂移的補(bǔ)償相對于在接收側(cè)的補(bǔ)償尤其是有利的，因?yàn)樵诎l(fā)送側(cè)的補(bǔ)償只需在系統(tǒng)一也就是例如同時(shí)用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)目臻g照明系統(tǒng)一中并且不必在多個(gè)接收器一例如與該空間照明系統(tǒng)通信的便攜式計(jì)算機(jī)一中進(jìn)行。按照有利的方式，本發(fā)明的發(fā)送器除了交換數(shù)據(jù)之外還用于空間照明，其方法是加性混合的基本顏色對于人眼來說產(chǎn)生時(shí)間上恒定的混合顏色。但是要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明的發(fā)送器作為空間照明裝置的并行使用絕不是發(fā)明點(diǎn)。按照相反的方式，可以這樣來考慮本發(fā)明的使用，即本發(fā)明的用于光學(xué)傳輸數(shù)據(jù)的方法僅僅具有以下目的通過交換校準(zhǔn)消息和/或補(bǔ)償信息來設(shè)置空間照明的頻譜數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的這樣的替換實(shí)施方式中，應(yīng)當(dāng)這樣來調(diào)節(jié)所述空間照明，使得設(shè)置出期望的顏色或者對空間照明的顏色漂移進(jìn)行補(bǔ)償，而數(shù)據(jù)的傳輸不會(huì)遵循超出補(bǔ)償所述顏色漂移的目的。本發(fā)明的有利設(shè)計(jì)和擴(kuò)展是從屬權(quán)利要求的主題。在本發(fā)明的設(shè)計(jì)中規(guī)定，在發(fā)送器和接收器之間形成調(diào)節(jié)回路，其中由發(fā)送器向接收器發(fā)送校準(zhǔn)消息，所述校準(zhǔn)消息在接收器中通過與至少一個(gè)事先發(fā)送的和/或存儲(chǔ)的校準(zhǔn)消息的比較而借助這兩個(gè)相比較的校準(zhǔn)消息的信道特性來確定補(bǔ)償因子?；谒_定的補(bǔ)償因子，由接收器向發(fā)送器發(fā)送補(bǔ)償信息，借助所述補(bǔ)償信息發(fā)送器能夠進(jìn)行至少一個(gè)發(fā)送參數(shù)的匹配。根據(jù)本發(fā)明的另一設(shè)計(jì)規(guī)定，通過將補(bǔ)償矩陣/ζ.與原始補(bǔ)償矩陣峪進(jìn)行比較并且將補(bǔ)償因子c回送給發(fā)送器，對發(fā)送器的顏色漂移進(jìn)行補(bǔ)償。替換的，在發(fā)送器中對至少一個(gè)補(bǔ)償因子c的確定基于補(bǔ)償信息來進(jìn)行。


下面借助附圖詳細(xì)闡述具有本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計(jì)的實(shí)施例。在此示出
圖1 用于示意性顯示光學(xué)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖； 圖2 用于示意性顯示本發(fā)明的調(diào)節(jié)回路的結(jié)構(gòu)圖；圖3 具有由4個(gè)點(diǎn)定義的顏色分配的二維CIE標(biāo)稱比色表； 圖4A 依據(jù)所輸送的驅(qū)動(dòng)交變電流的輻射源的光學(xué)輻射功率的函數(shù)； 圖4B 依據(jù)所輸送的驅(qū)動(dòng)交變電流的輻射源的光學(xué)輻射功率的函數(shù)；以及圖5 用于示意性顯示根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施變型的光學(xué)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出一種基于CSK (Color Shift Keying，色移鍵控)的用于可見光的光學(xué)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，例如VLC系統(tǒng)(Visible-Light Communication，可見光通信)。該數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)主要由發(fā)送器TX、傳輸段TRM以及接收器RX組成。該傳輸系統(tǒng)在雙工運(yùn)行下工作，在雙工運(yùn)行下發(fā)送器TX可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。對接收器RX也是如此。CSK方法基于使用多個(gè)基本顏色的顏色編碼，所述多個(gè)基本顏色例如是紅色、綠色和藍(lán)色。對CSK的詳細(xì)描述在針對IEEE P802. 15. 7標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)版，Yokoi等人“Modified Text clause 6. 9. 2. 2”，2010 年 1 月 17 日，文檔標(biāo)識(shí)號(hào) “ 15-10-0036-00-0007” 中找到。在圖1中出于簡化的原因在發(fā)送器TX —側(cè)僅示出發(fā)送所需要的功能單元，并且在接收器RX —側(cè)示出接收所需要的功能單元。在發(fā)送器TX —側(cè)首先將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAT輸送給顏色編碼器CC。該數(shù)據(jù)DAT在所述顏色編碼器中相應(yīng)于映射規(guī)則而被轉(zhuǎn)換為XY值。這些XY值相應(yīng)于根據(jù)稍后要描述的圖3 的XY顏色坐標(biāo)系中的值。在顏色編碼器CC的輸出端，向變換器TR輸送所述二維數(shù)據(jù)一在該圖中通過兩個(gè)箭頭表示，在該變換器TR的輸出端提供三個(gè)分別針對三個(gè)基本顏色之一的強(qiáng)度的數(shù)字強(qiáng)度數(shù)據(jù)。各自的數(shù)字強(qiáng)度數(shù)據(jù)被輸送給轉(zhuǎn)換器DA，在該轉(zhuǎn)換器中將所述數(shù)字強(qiáng)度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬強(qiáng)度數(shù)據(jù)。這些模擬強(qiáng)度數(shù)據(jù)被輸送給分別所屬的光學(xué)輻射源Ti、Tj、Tk，也就是第一光學(xué)輻射源Ti、第二光學(xué)輻射源Tj以及第三光學(xué)輻射源Tk。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，第一光學(xué)輻射源Ti相應(yīng)于紅色發(fā)光二極管，第二光學(xué)輻射源Tj相應(yīng)于綠色發(fā)光二極管，以及第三光學(xué)輻射源Tk相應(yīng)于藍(lán)色發(fā)光二極管。從而由各自的輻射源Ti、Tj、Tk發(fā)送的光學(xué)輻射通過傳輸段TRM向著接收器RX的方向引導(dǎo)。在接收器RX —側(cè)，所發(fā)送的光學(xué)輻射落在調(diào)整到各自的基本顏色的輻射接收器 Ri、Rj、I k上，也就是第一光學(xué)輻射接收器Ri、第二光學(xué)輻射接收器Rj以及第三光學(xué)輻射接收器Rk。按照類似的、與發(fā)送器TX相反的方式，在接收器RX中各自的光學(xué)信號(hào)通過光學(xué)輻射接收器Ri、Rj、I k轉(zhuǎn)換為電模擬信號(hào)，所述電模擬信號(hào)被輸送給各自的轉(zhuǎn)換器DA，在該轉(zhuǎn)換器中各自進(jìn)行模擬信號(hào)到各自的數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。在各自的3個(gè)轉(zhuǎn)換器DA上引出的數(shù)字強(qiáng)度數(shù)據(jù)被輸送給變換器，該變換器按照與發(fā)送器TX相反的方式將該值三元組轉(zhuǎn)換為值二元組，該值二元組又被輸送給顏色解碼器 CD，最后在該顏色解碼器的輸出端引出在正確的運(yùn)行類型中與輸送給發(fā)送器TX的數(shù)據(jù)DAT 相同的數(shù)據(jù)DAT。借助圖1觀察CSK系統(tǒng)的傳輸函數(shù)。按照一般的表述方式，下面A表示矩陣，a表示列向量。在具有所謂的平坦頻率響應(yīng)的理想化同步的CSK系統(tǒng)中，通過光學(xué)輻射源Ti、Tj、 Tk發(fā)送的數(shù)字信號(hào)Ax與在光學(xué)輻射接收器Ri、Rj、I k中接收的數(shù)字信號(hào)·5Κχ之間的關(guān)系按照以下方式來描述
s^ = B E T Q A sTx = H 5Τχ(1)
所接收的向量化信號(hào)^x例如可以由紅色的、綠色的和藍(lán)色的信號(hào)組成，其中索引i被分配給紅色信號(hào)，索引j被分配給綠色信號(hào)，以及索引k被分配給藍(lán)色信號(hào)，即
0 Rx 一 \丄 RxRx/ ‘V^/
以及其中(.”表示向量(.)的轉(zhuǎn)置。接收器側(cè)的轉(zhuǎn)換矩陣B是對角矩陣，并且描述模擬接收信號(hào)與數(shù)字接收信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換因子。靈敏度矩陣E描述選擇顏色的輻射接收器Ri、Rj、I k (感光器)之一在接收基本顏色之一時(shí)的靈敏度。典型地但是非強(qiáng)制的，恰好使用如基本顏色發(fā)光二極管(即光學(xué)輻射源 Ti、Tj、Tk)那么多的輻射接收器Ri、Rj、Rk。利用將索引i分配給“紅色”、將j分配給“綠色”以及將k分配給“藍(lán)色”，矩陣E的元素eii例如是紅色感光器在接收由紅色LED發(fā)送的光時(shí)的靈敏度。因此，靈敏度矩陣E考慮響應(yīng)一種基本顏色的各自的輻射接收器Ri、Rj、I k 以及附加地可能設(shè)置的濾色器的頻譜效率，以及通過靈敏度矩陣E的系數(shù)的相應(yīng)線性組合而導(dǎo)致的響應(yīng)各自基本顏色的輻射接收器Ri、Rj、I k之間的“串?dāng)_”。靈敏度矩陣E的這樣的一個(gè)系數(shù)的例子是eijt)透射矩陣T描述從各自的基本顏色輻射源Ti、Tj、Tk到為每一其它的基本顏色設(shè)置的輻射接收器Ri、Rj、I k的光學(xué)透射率。換句話說，透射矩陣T描述光的傳播特性，例如通過第一光學(xué)輻射源Ti發(fā)送的紅色光有多少入射到為藍(lán)色光設(shè)置的第三輻射接收器Wc上。量子效率矩陣Q是對角矩陣并且描述驅(qū)動(dòng)電流轉(zhuǎn)換為光學(xué)功率的量子效率。在發(fā)送器側(cè)的轉(zhuǎn)換矩陣A同樣是對角矩陣并且描述數(shù)字信號(hào)與輸送給LED的AC 驅(qū)動(dòng)電流之間的關(guān)系。信道特性矩陣H集合了根據(jù)下式的光學(xué)傳輸段的信道特性
信道特性矩陣H如稍后顯示的通過發(fā)送校準(zhǔn)符號(hào)來得到確定。為此例如使用沃爾什 (Walsh)編碼。如果隨著時(shí)間的流逝光學(xué)輻射源Ti、Tj、Tk的量子效率改變，換句話說，分別輸送的驅(qū)動(dòng)電流轉(zhuǎn)換為光學(xué)功率的比例以及由此在計(jì)算上量子效率矩陣Q與變化了的量子效率矩陣Q’之比改變，則在發(fā)送器信號(hào)相同的情況下所接收的信號(hào)改變以及由此根據(jù)等式 (l) x&改變。量子效率Q的改變例如通過溫度改變或者由于發(fā)送發(fā)光二極管的老化過程而產(chǎn)生。量子效率的改變意味著對于各自的光學(xué)輻射源Ti、Tj、Tk來說在電流相同的情況下發(fā)射出更少或更多的光學(xué)功率。現(xiàn)在，借助所發(fā)送的校準(zhǔn)符號(hào)根據(jù)以下等式來確定變化了的信道特性矩陣H’ 變化了的信道特性矩陣H’雖然對接收的信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)，但是不對由各個(gè)發(fā)光二極管的光學(xué)疊加所導(dǎo)致的、所發(fā)送的光的混合顏色進(jìn)行校準(zhǔn)。換句話說，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)發(fā)送參數(shù)不發(fā)生改變，因此到目前為止僅在接收器側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償。為了校正發(fā)送參數(shù)，建議下面的根據(jù)圖2和圖5的方法。圖2首先示出用于示意性顯示本發(fā)明的調(diào)節(jié)回路的原理圖。在此，重新示出由圖 1已知的功能單元一發(fā)送器TX和接收器RX。發(fā)送器TX將至少一個(gè)校準(zhǔn)消息CAL傳送給接收器RX。在接收器RX中通過將接收的校準(zhǔn)消息CAL的信道特性或者事先存儲(chǔ)的值與事先接收的校準(zhǔn)消息CAL的信道特性進(jìn)行比較來計(jì)算至少一個(gè)(未示出的)補(bǔ)償因子。信道特性例如通過上面闡述的信道特性矩陣 H，表示?；谘a(bǔ)償因子產(chǎn)生補(bǔ)償信息CMP，該補(bǔ)償信息由接收器RX通過接收器側(cè)的發(fā)送接口 TI發(fā)送到發(fā)送器TX。在發(fā)送器那里該補(bǔ)償信息通過發(fā)送器側(cè)的接收接口 RI接收。接著基于在發(fā)送器TX中接收的補(bǔ)償信息CMP進(jìn)行至少一個(gè)發(fā)送參數(shù)的匹配。圖5尤其是示出由圖1已知的光學(xué)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的功能部件，其中圖2所示的調(diào)節(jié)回路通過反饋信道BC實(shí)現(xiàn)。在發(fā)送器TX —側(cè)設(shè)置校準(zhǔn)消息發(fā)生器TSG，通過該校準(zhǔn)消息發(fā)生器將數(shù)字的校準(zhǔn)消息施加到各自的光學(xué)輻射源Ti、Tj、Tk的各自的轉(zhuǎn)換器DA的輸入端。接著被轉(zhuǎn)換以及通過光學(xué)輻射源Ti、Tj、Tk發(fā)送的校準(zhǔn)消息在接收器RX —側(cè)被相應(yīng)地解碼并由接收器側(cè)的校正單元⑶分析。校準(zhǔn)消息包含多個(gè)時(shí)隙，正交的、優(yōu)選經(jīng)過沃爾什編碼的符號(hào)被寫入這些時(shí)隙中。 優(yōu)選的，在此符號(hào)被加入到多個(gè)連續(xù)的時(shí)隙中。這一方面由于統(tǒng)計(jì)的原因改善了接收器一側(cè)的分析。為了評價(jià)稍后將借助圖4A闡述的交變電流特性，有利的是將符號(hào)的長度以及連續(xù)的時(shí)隙一所述符號(hào)被加入到這些時(shí)隙中一的數(shù)量保持得小，使得各自的輻射源Ti、Tj、Tk 的直流電特性不會(huì)在經(jīng)過分析的校準(zhǔn)消息中表現(xiàn)出來。另一方面可以通過多個(gè)在連續(xù)的時(shí)隙中發(fā)送的相同的符號(hào)對直流電特性進(jìn)行有利的評價(jià)，如稍后將借助圖4B闡述的。但是總的來說，校準(zhǔn)消息不應(yīng)當(dāng)超過大約10毫秒的時(shí)間長度，因?yàn)榉駝t對于人眼來說也用作空間照明裝置的輻射源Ti、Tj、Tk會(huì)產(chǎn)生閃爍。在接收器TX的校正單元⑶中現(xiàn)在通過將至少一個(gè)所接收的校準(zhǔn)消息的至少一個(gè)信道特性與至少一個(gè)事先發(fā)送或存儲(chǔ)的校準(zhǔn)消息的相應(yīng)信道特性進(jìn)行比較來確定補(bǔ)償因子。為此由接收器RX—側(cè)的校正單元⑶在校準(zhǔn)信號(hào)數(shù)據(jù)序列開始時(shí)將如上所闡述的描述多個(gè)信道特性的信道特性矩陣H作為參考信道特性矩陣Htl存儲(chǔ)，或者該信道特性矩陣 H在接收器TX —側(cè)已經(jīng)存在。在多個(gè)(i個(gè))校準(zhǔn)消息周期之后，在第i次校準(zhǔn)時(shí)將新估計(jì)的Hi的值與參考信道特性矩陣Htl的舊值相比較。倒置的信道特性矩陣與參考信道特性矩陣的乘積產(chǎn)生矩陣C，其中C = M,:B:。如果差異超過預(yù)定值，則將數(shù)字向量c = d+iag <11.廠1H,::,)發(fā)送回發(fā)送器。計(jì)算算子diag(.)在此表示由矩陣(.)的對角元素組成的列向量。因此，該數(shù)字向量c在當(dāng)前的實(shí)施例中集合了針對3個(gè)基本顏色的三個(gè)補(bǔ)償因子。
用于觸發(fā)該過程的可能標(biāo)準(zhǔn)是將c的值與單位向量進(jìn)行比較。如果在c的向量元素的至少一個(gè)之間的相對差異比可預(yù)定置信區(qū)間的邊界大值1，例如是1 士0. 05，則在發(fā)送器中促進(jìn)補(bǔ)償。這樣的值例如可以借助對c的直方圖以及預(yù)定義的、可調(diào)節(jié)的和/或事先確定的置信區(qū)間的確定來確定。如果c的數(shù)字向量的值與單位向量的比較產(chǎn)生例如高于置信區(qū)間的上邊界的差異，則觸發(fā)所述過程。例如基于所確定的向量補(bǔ)償因子c將未示出的補(bǔ)償信息從接收器RX的校正單元 ⑶發(fā)送到發(fā)送器TX。如果矩陣C =的次對角元素不等于0，則這些次對角元素可能是因?yàn)槠渌蓴_原因，例如從Ti和Tj到的“串?dāng)_”中的阻塞。在這種情況下，在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中規(guī)定，代替補(bǔ)償信息地或附加于補(bǔ)償信息地將錯(cuò)誤消息傳送給發(fā)送器TX。接著在發(fā)送器TX —側(cè)，通過可能的錯(cuò)誤功能向可標(biāo)識(shí)的接收器RX或向更高的通信層輸出相應(yīng)的
敬生
目口 ο在接收器中現(xiàn)在通過中間連接各自的校正元件Ci、Cj、Ck將待發(fā)送的數(shù)字信號(hào)與所屬的c的值相乘，使得所發(fā)送的光的混合顏色與原始的一致。現(xiàn)在在接收器TX —側(cè)的校正單元⑶中在接收器一側(cè)原始存儲(chǔ)的參考矩陣Htl又可以在接收器一側(cè)用作“解碼矩陣”。由此，本發(fā)明的核心思想在于，通過補(bǔ)償矩陣Hi與原始的補(bǔ)償矩陣Htl的比較以及補(bǔ)償因子c向發(fā)送器的回送可以對發(fā)送器的顏色漂移進(jìn)行補(bǔ)償。由此，用經(jīng)過CSK調(diào)制的光學(xué)自由空間發(fā)送系統(tǒng)可以同時(shí)用于照明和/或信令目的。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，在通過發(fā)送器和接收器相互之間的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的H的變化一方與顏色移動(dòng)一方之間通過以下方式來區(qū)分，即在發(fā)送器和接收器之間有相對運(yùn)動(dòng)的第一種情況下c的值的相對變化是相同大小的，但是在根據(jù)上述第二種情況下的顏色移動(dòng)的情況下則不是。在發(fā)送器和接收器之間有相對運(yùn)動(dòng)的情況下，沒有校正值從接收器發(fā)送給發(fā)送器。但是H0被Hi代替。在本發(fā)明的另一實(shí)施中，這樣經(jīng)過校準(zhǔn)的丨S x ！的值被向上限制，以避免LED的過載。在此按照一般的表述方式I. I是Si的絕對值向量。這些邊界值例如可以由制造商預(yù)定或者還可以從推薦的LED驅(qū)動(dòng)電流中計(jì)算，如果矩陣A已知的話。重要的是要注意，所建議的方法即使在LED的驅(qū)動(dòng)電流與所發(fā)送的光學(xué)功率之間存在嚴(yán)格單調(diào)非線性的情況下也能工作。如果簡單地假定在工作點(diǎn)附近存在線性關(guān)系，則上述補(bǔ)償優(yōu)選先后進(jìn)行多次，直到對c產(chǎn)生穩(wěn)定的值。如果CCM圖的顏色重心特意被移動(dòng)，則必須確定新的氏。然后在顏色重心未被改變的情況下，又使用上述補(bǔ)償方法。如果系統(tǒng)傳輸函數(shù)的頻譜不是“平坦”的，則上述公式按照下面的方式被轉(zhuǎn)換為 在上述等式中的所有符號(hào)都例如被脈沖響應(yīng)的傅里葉變換代替
Sax — flsliX(t} ](3)
其中.們.〗是[.]的傅里葉變換，并且t是時(shí)間變量。然后針對以下頻率對等式(3)進(jìn)行分析，對于該頻率所述向量Hsfx^ ]的凸函數(shù)采取最大值。然后借助該函數(shù)計(jì)算H的
頻率表示，該頻率表示稱為Hf。這樣的凸函數(shù)的一個(gè)示例是
Jis,,^it) Γ + fis^.^(t) + .T[氣".x(t)2 (4)
現(xiàn)在不使用H而是使用Hf來用于上述對c的確定。此外還要說明，上述補(bǔ)償方法還可以用于不傳送有用數(shù)據(jù)的情況。為此只需要以一定的間隔發(fā)送校準(zhǔn)符號(hào)并且估計(jì)矩陣氏。在圖3中示出根據(jù)國際照明委員會(huì)CIE的定義的二維標(biāo)稱比色表。在此，三種基本顏色，例如紅色、綠色、藍(lán)色被映射為兩個(gè)坐標(biāo)X，1。第三種基本顏色對于該比色表的每個(gè)點(diǎn)都以計(jì)算方式從另外兩種基本顏色中通過關(guān)系式x+y+z=l中確定。在根據(jù)圖3的標(biāo)稱比色表中示出用于4點(diǎn)CSK方法(也稱為4CSK)的顏色分配或顏色映射。在此定義4個(gè)在圖3中作為00，01，10，11示出的色點(diǎn)。相應(yīng)的4CSK傳輸系統(tǒng)能夠?qū)γ總€(gè)傳輸?shù)姆?hào)傳輸兩比特的數(shù)據(jù)。替換的，任意的二進(jìn)制顏色分配都是可行的。對于為此的實(shí)際實(shí)施方式的詳細(xì)描述，參考針對IEEE P802. 15標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)版，^koi等人“Modified Text clause 6.9. 2.2”，2010年 1 月 17 日，文檔標(biāo)識(shí)號(hào) “ 15-10-0036-00-0007”。因此，換句話說圖3以圖形示出借助圖1所示的變換器TR進(jìn)行的將二維xy值換算(映射)為三維強(qiáng)度數(shù)據(jù)。在圖4A中示出依據(jù)所輸送的驅(qū)動(dòng)交變電流IAC的輻射源Ti、Tj、Tk的光學(xué)輻射功率P的函數(shù)，該函數(shù)也稱為量子效率。假定該函數(shù)是近似線性的。圖4A所示的實(shí)線在此與原始量子效率QEl相應(yīng)，該原始量子效率在輻射源的運(yùn)行過程中會(huì)發(fā)生改變，在此例如是減小，這通過位于其下方的根據(jù)變化的量子效率QE2的點(diǎn)劃線示出。變化的量子效率QE2導(dǎo)致對于給定的驅(qū)動(dòng)交變電流i來說原始的光學(xué)功率Ptl下降到更小的值Po’。為了又達(dá)到原始的光學(xué)功率Po，必須將驅(qū)動(dòng)交變電流改變?yōu)楦叩闹低痢?。就量子效率矩陣Q來說，其對角元素與各自的輻射源Ti、Tj、Tk的量子效率成比例。由此，各個(gè)輻射源Ti、Tj、Tk的量子效率的變化會(huì)導(dǎo)致量子效率矩陣Q改變?yōu)樽兓牧孔有示仃嘠’并且相應(yīng)地改變?yōu)樽兓男诺捞匦跃仃嘓’。圖4B示出依據(jù)所輸送的驅(qū)動(dòng)直流電流IDC的輻射源Ti、Tj、Tk的光學(xué)輻射功率P 的函數(shù)。在實(shí)際的實(shí)施中，用于輻射源的發(fā)光二極管對于直流電流具有與根據(jù)圖4A的交變電流的量子效率不同的量子效率。其原因在于例如發(fā)光二極管中的熱慣性和可能的飽和效應(yīng)。如已經(jīng)提到的，為了確定涉及交變電流特性的信道特性矩陣H而使用正交代碼， 尤其是經(jīng)過修改的沃爾什代碼。類似的規(guī)則可以被應(yīng)用于估計(jì)發(fā)光二極管的直流電流或工作電流(Bias Current，偏壓電流)的校正因子。為此目的，所使用的正交代碼的時(shí)隙(例如4個(gè)沃爾什代碼時(shí)隙)被頻繁地通過光學(xué)輻射源發(fā)送，直到這些光學(xué)輻射源達(dá)到熱平衡為止。因此，為了確定涉及直流電流特性的信道特性矩陣，校準(zhǔn)消息的多個(gè)時(shí)隙分別包含一個(gè)相同的符號(hào)。
然后，在一個(gè)沃爾什代碼時(shí)隙結(jié)束時(shí)最后接收到的值被用于估計(jì)直流電流信道特性矩陣Hd。。然后按照類似的方式將各自的信道特性矩陣用于確定校正值為此，對于根據(jù)圖4b的非線性特征性直流電流曲線需要多于一個(gè)迭代步驟，以便在根據(jù)圖3的CSK圖內(nèi)達(dá)到重心或工作點(diǎn)。圖3中的重心在當(dāng)前的實(shí)施例中用附圖標(biāo)記01 表示。所示出的其余點(diǎn)00，01，10，11與星座圖的星座點(diǎn)相應(yīng)。在其它實(shí)施方式中，所述重心還可以位于星座圖的星座點(diǎn)旁邊。該迭代僅在特征性的直流電流曲線嚴(yán)格單調(diào)分布時(shí)是收斂的。
權(quán)利要求
1.一種用于在發(fā)送器和接收器之間對數(shù)據(jù)進(jìn)行光學(xué)傳輸?shù)姆椒?，其中為了對?shù)據(jù)進(jìn)行編碼和傳輸設(shè)置基于多個(gè)基本顏色的顏色編碼方法， 其中各自的基本顏色通過各自的發(fā)送側(cè)的至少一個(gè)光學(xué)輻射源發(fā)送并且在接收側(cè)由各自的至少一個(gè)光學(xué)輻射接收器接收， 其特征在于，在發(fā)送器和接收器之間形成調(diào)節(jié)回路， 其中由發(fā)送器向接收器發(fā)送校準(zhǔn)消息，以及其中通過至少一個(gè)所接收的校準(zhǔn)消息的至少一個(gè)信道特性與至少一個(gè)事先發(fā)送的或存儲(chǔ)的校準(zhǔn)消息的相應(yīng)信道特性進(jìn)行比較來確定至少一個(gè)補(bǔ)償信息， 其中基于補(bǔ)償信息，在發(fā)送器中進(jìn)行至少一個(gè)發(fā)送參數(shù)的匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于， 至少一個(gè)信道特性的所述比較在接收器中進(jìn)行，在接收器中通過至少一個(gè)所接收的校準(zhǔn)消息的至少一個(gè)信道特性與至少一個(gè)事先發(fā)送的校準(zhǔn)消息的相應(yīng)信道特性進(jìn)行比較來確定至少一個(gè)補(bǔ)償因子，以及基于所確定的補(bǔ)償因子，從接收器向發(fā)送器發(fā)送補(bǔ)償信息。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于， 對各自的基本顏色確定補(bǔ)償因子。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，發(fā)送器一側(cè)的變換器(TR)被轉(zhuǎn)用于將二維數(shù)字強(qiáng)度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有與多個(gè)基本顏色對應(yīng)的維度的強(qiáng)度數(shù)據(jù)向量。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于， 使用三個(gè)基本顏色。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，通過將至少一個(gè)所接收的校準(zhǔn)消息的信道特性矩陣與至少一個(gè)事先發(fā)送或存儲(chǔ)的校準(zhǔn)消息的相應(yīng)的參考信道特性矩陣相比較來確定至少一個(gè)補(bǔ)償因子。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于， 所述補(bǔ)償因子是數(shù)字向量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，補(bǔ)償因子是由以下矩陣的對角元素組成的數(shù)字向量該矩陣由倒置的信道特性矩陣與參考信道特性矩陣的乘積產(chǎn)生。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于當(dāng)補(bǔ)償因子的至少一個(gè)向量元素采取基本上采取不等于1的值時(shí)，才基于所確定的補(bǔ)償因子將補(bǔ)償信息從接收器發(fā)送給發(fā)送器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于，當(dāng)至少一個(gè)向量元素的值超過和/或低于可預(yù)定置信區(qū)間的邊界為1的值時(shí)，補(bǔ)償因子的所述至少一個(gè)向量元素采取不等于1的值。
11.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于，接著對由倒置的信道特性矩陣與參考信道特性矩陣的乘積產(chǎn)生的矩陣的至少一個(gè)次對角元素檢驗(yàn)，該至少一個(gè)次對角元素是否基本上與為0的值有偏差。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于，在所述矩陣的至少一個(gè)次對角元素存在明顯偏差的情況下發(fā)送錯(cuò)誤消息。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于， 所述校準(zhǔn)消息包括正交校準(zhǔn)符號(hào)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于， 所述校準(zhǔn)消息包括經(jīng)過沃爾什編碼的校準(zhǔn)符號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13至14之一的方法，其特征在于，為了確定涉及直流電流特性的信道特性矩陣，校準(zhǔn)消息的多個(gè)時(shí)隙分別包含一個(gè)相同的校準(zhǔn)符號(hào)。
16.一種用于在發(fā)送器和接收器之間對數(shù)據(jù)進(jìn)行光學(xué)傳輸?shù)墓鈱W(xué)傳輸系統(tǒng)，被設(shè)計(jì)用于通過使用基于多個(gè)基本顏色的顏色編碼方法來對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和傳輸，具有各自的發(fā)送側(cè)的用于發(fā)送各自的基本顏色的光學(xué)輻射源以及各自的在接收側(cè)的光學(xué)輻射接收器，其特征在于，在發(fā)送器和接收器之間形成的調(diào)節(jié)回路，用于從發(fā)送器向接收器發(fā)送校準(zhǔn)消息， 在接收器中設(shè)置的補(bǔ)償單元(CU)，用于通過至少一個(gè)所接收的校準(zhǔn)消息的至少一個(gè)信道特性與至少一個(gè)事先接收的校準(zhǔn)消息的相應(yīng)信道特性進(jìn)行比較來確定至少一個(gè)補(bǔ)償因子，反饋信道(BC)，用于基于所確定的補(bǔ)償因子從接收器向發(fā)送器傳送補(bǔ)償信息， 在發(fā)送器中設(shè)置的校正元件，用于基于所述補(bǔ)償信息匹配至少一個(gè)發(fā)送參數(shù)。
17.一種用于執(zhí)行根據(jù)上述權(quán)利要求1至15之一的方法的光學(xué)傳輸系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在發(fā)送器和接收器之間對數(shù)據(jù)進(jìn)行光學(xué)傳輸?shù)姆椒ǎ渲袨榱藢?shù)據(jù)進(jìn)行編碼和傳輸設(shè)置基于多個(gè)基本顏色的顏色編碼方法，其中各自的基本顏色通過各自的發(fā)送側(cè)的光學(xué)輻射源發(fā)送并且在接收側(cè)由各自的光學(xué)輻射接收器接收。該方法規(guī)定，在發(fā)送器和接收器之間形成調(diào)節(jié)回路，其中由發(fā)送器向接收器發(fā)送校準(zhǔn)消息，以及其中通過至少一個(gè)所接收的校準(zhǔn)消息的至少一個(gè)信道特性與至少一個(gè)事先發(fā)送的校準(zhǔn)消息的相應(yīng)信道特性進(jìn)行比較來確定補(bǔ)償信息，其中基于所述補(bǔ)償信息，在發(fā)送器中進(jìn)行至少一個(gè)發(fā)送參數(shù)的匹配。
文檔編號(hào)H04B10/114GK102598543SQ201080052317
公開日2012年7月18日 申請日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月18日
發(fā)明者J.瓦萊夫斯基 申請人:西門子公司