[发明专利]可见光通信系统和用于发送信号的方法

说明书

技术领域

本发明涉及可见光通信系统和用于发送信号的方法。

背景技术

一种使用可见光范围中的光的光通信技术最近备受关注。特别是，随着使用诸如发光二极管(LED，Light Emitting Diode)之类的发光元件的照明设备迅速得到广泛使用，已经开始开发利用诸如内部/外部照明设备之类的基础设施非常便利地实现高速数据通信的技术。

考虑到对人体或医疗器械的影响，LED成为用作高速光数据通信中的发光部件的最有力候选。同时，还提出将具有高速响应性能的半导体发光元件，诸如激光二极管(LD，Laser Diode)或超辐射发光二极管(SLD，Super Luminescent Diode)，也作为候选。光通信的数据传输速度取决于发光元件的响应速度。由于这个原因，具有高速响应性能的发光元件受到关注。

此外，为了进一步提高数据传输速度，需要用于在发光元件发出的1个信号中可靠地传输更多数据的技术。例如，作为这样的光通信技术，日本专利申请公开文件JP2008252444公开了一种通过在空间方向分配正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)信号的时间轴来防止空间干扰的技术。

发明内容

技术问题

使用OFDM方案可以提高频率使用效率和抗多径衰落的能力。因此，OFDM方案广泛地用于无线通信系统(例如，无线LAN(Local Area Network，局域网))或有线通信系统(例如，ADSL)。在可见光通信中，也期望采用OFDM方案来提高通信质量。然而，在OFDM方案中存在着峰均功率比(PAPR，Peak to Average Power Ratio)增加的问题。也就是说，在发送机和接收机中需要较大的动态范围。

因此，如果将OFDM方案应用于可见光通信，则在作为可见光通信中的发送部件(transmission means)的LED上将有非常大的电流流动。例如，在LED上流动的电流将达到几百毫安到几安培。因此，需要在发送方安装能够处理动态范围非常宽的信号的驱动电路。然而，传统的LED是用于发出特定光量的光的，因此需要特殊的设备来处理大动态范围的信号，然而，这样的设备难以实现。为此，本发明的发明人开发了一种新方案，该方案能够达到提高通过OFDM方案所能获得的通信质量的效果，而不要求发光部件具有大动态范围的性能。

如果将OFDM方案应用于可见光通信，则在发送方通过串并转换生成与载波数量相同的发送数据，将每个发送数据分配给载波信号，载波信号将被相加，并且在相应的加法之后根据信号幅度在发光强度方面对一个LED的发光进行控制。然而，根据本发明的新方案，每个发送数据被分配给载波信号，并且根据未执行加法处理的每个载波的信号幅度在发光强度方面控制与每个载波相应的一个LED的发光。这样，减轻了强加于每个LED和LED驱动电路的对于动态范围性能的要求。更进一步地，不同颜色的LED被用作发光部件，并且不同颜色的光电二极管(PD，Photo Diode)被用作光接收部件，从而能够减轻强加于光接收部件的对于动态范围性能的要求。

此外，如果使用多个不同发光颜色(光频率)的LED，则需要担心由LED和PD的频率特性产生的色间干扰(inter-color interference)的影响，但是如上所述在载波之间存在正交特性，从而避免了色间干扰的影响。因此，可以一定程度地增加多路复用的数量(颜色的数量)并且提高传输速率。然而，颜色之间的频率随着多路复用的数量的增加而接近，从而色间干扰的影响也会增加，这使得通过增加多路复用的数量来增加传输速率的效果存在局限性。为此，为了进一步提高传输速率，需要一种能够以相同数量的多路复用传输更多数据的技术。

技术方案

因此，提出本发明以解决以上所述的现有技术中存在的问题，并且本发明的目的是提供新颖的和改善的可见光通信系统和用于发送信号的方法，所述系统和方法能够提高用OFDM方案所能获得的通信质量，而不需要大动态范围性能的发光部件，并且能够利用相同数量的多路复用发送更多的数据。根据本发明的一方面，提供一种包括发送装置和接收装置的可见光通信系统。