[实用新型]基于单光子雪崩二极管的装置和通信系统

说明书

本实用新型涉及基于单光子雪崩二极管的装置和通信系统。该基于单光子雪崩二极管的装置，包括：至少一个单光子雪崩二极管阵列，该至少一个单光子雪崩二极管阵列被配置成用于接收在该装置外部生成的光，其中，该至少一个阵列可被配置成被细分成多个子阵列，每个子阵列能够接收分开的自由空间光通信信道；以及接收器，该接收器被配置成用于接收来自每个子阵列的输出并且基于该接收到的多个子阵列分开的自由空间光通信信道来输出数据。

技术领域

一些实施例涉及一种装置并且具体地但非排他性地涉及一种具有感光器件阵列的装置。

背景技术

已知使用光来进行通信。光纤通信发展良好，并且例如红外数据协会(IrDA)已经指定例如使用红外二极管和光电二极管传感器的自由空间通信系统来在设备之间传达数据。其他自由空间光通信系统包括光保真(Li-Fi)通信，Li-Fi通信是与Wi-Fi类似的双向高速且全网络无线通信技术。它使用可见光通信的形式来补充诸如来自Wi-Fi或蜂窝网络的射频通信并且可使用可见光、红外光或近紫外频谱而非射频谱来传达数据。

然而，在自由空间中操作的基于光的通信系统通常是低数据速率系统。光源的功率受到严格限制，并且因此限制可实现的信噪比，这进而限制可用的调制水平。

相对于图1A和图1B，示出典型的基于光的通信系统。图1A示出第一示例，其中，诸如移动电话和其他电子设备的消费者设备100 包括单光子雪崩二极管(SPAD)飞行时间(TOF)模块101。SPAD TOF模块101本身包括可以是任何合适光源的合适发射器元件。例如，如此后所描述的，光源是被配置成用于生成‘上行链路’通信信道的垂直空腔表面发射激光器(VCSEL)的形式。然而，光源可以例如是任何类型的激光器或发光二极管。SPAD TOF模块101进一步包括单光子雪崩检测(SPAD)阵列，该SPAD阵列被配置成用于接收光并且测量接收到的光的强度(或确定与光强度成正比的计数值)并且可被用作‘下行链路’信道的接收器。此外，图1A示出基站103。基站103可以进一步包括作为下行链路的发射器操作的光源105(其可以是另外的VCSEL)和作为上行链路的接收器操作的光传感器107(其可以是另外的SPAD)。在一些实施例中，基站103 可以是任何合适的基站或对接站并且可以包括机械定位装置，该机械定位装置用于使消费者设备100能够相对于基站103定位，以使消费者设备100与基站103之间的通信光路径最佳。

图1B示出另外的示例，其中，第一消费者设备100(诸如，相对于图1A描述的)以及第一SPAD TOF模块101被配置成用于与包括第二SPAD TOF模块111的第二消费者设备110通信。两个消费者设备之间的通信由于这两个设备之间的相对运动而不能产生与对接站/基站系统一样好质量的通信链路。

然而，这些通信系统的问题是难以维持高数据速率，例如，难以实现每秒数百兆位(～100Mps)数量级的数据速率。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，实现并配置SPAD TOF传感器模块，以使多个空间信道能够被发射和接收，以增大可能的数据速率。并且，自适应地控制SPAD TOF传感器模块，以控制所生成的空间信道的数量。

根据第一方面，提供了一种基于单光子雪崩二极管的装置，该装置包括：至少一个单光子雪崩二极管阵列，该至少一个单光子雪崩二极管阵列被配置成用于接收在该装置外部生成的光，其中，该至少一个阵列可被配置成被细分成多个子阵列，每个子阵列能够接收分开的自由空间光通信信道；以及接收器，该接收器被配置成用于接收来自每个子阵列的输出并且基于该接收到的多个子阵列分开的自由空间光通信信道来输出数据。

这些子阵列中的每个可以包括二极管元件的布置，并且该装置可以进一步包括被配置成用于生成至少一个阵列强度图的至少一个处理器，该至少一个阵列强度图包括基于该至少一个阵列的输出的针对每个二极管元件的光强度值。

该处理器可以被进一步配置成用于在子阵列二极管元件内检测自由空间光通信信道。