使用单一光源的可见光通信方法、系统以及装置 |
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| 申请号 | CN200910140248.7 | 申请日 | 2009-07-09 | 公开(公告)号 | CN101640567B | 公开(公告)日 | 2013-08-28 |
| 申请人 | 株式会社东芝; | 发明人 | 岛田重人; 铃木胜宜; | ||||
| 摘要 | 一种使用单一 光源 的可见光通信方法以及装置。公开了实现使用了单一光源的双向可见光通信的可见光通信系统。一方可见光通信装置(20)发出 叠加 了发送用数据的可见光(100)。另一方可见光通信装置(10)根据受光的空数据的可见光(100)生成回射光(200)，在该回射光(200)中叠加发送用数据并发送。一方可见光通信装置(20)在受光了回射光(200)时，根据其中所叠加的发送用数据的识别信息来识别来自另一方可见光通信装置(10)的发送用数据。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种可见光通信装置(10)，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 使用单一光源的可见光通信方法、系统以及装置[0002] 本发明涉及实现双向可见光通信的可见光通信技术。 背景技术[0003] 近年来，推进一种利用可见光(visible light)的可见光通信技术的开发，该可见光来自使用发光二极管(以下有时记作LED)元件等的光源(发光源)。来自发光源的可见光扩展地到达接收侧。因此，在接收侧不容易正确把握发送侧的位置、并通过对发送侧聚焦而发出可见光来进行回信。根据这样的理由，在可见光通信中，从发送侧向接收侧的单向通信被实用化(例如参照日本专利公开公报2002-202741)。 [0004] 在实现利用可见光的双向通信的情况下，提出有组合红外线通信的混合方式，该红外线通信使用光难以扩展的红外线发送源。但是，在该混合方式中，需要手动或自动地控制红外线发送源，并在可见光发送侧设置聚焦的机构来进行回信。由于设置这样的红外线发信源和聚焦机构，因此作为双向通信系统，其构成变复杂、且成本变高。 [0005] 此外，提出有单一光源方式，在该单一光源方式中，对从一方通信装置侧的光源发出的可见光进行受光的另一方通信装置侧，利用其回射光来发送数据(例如参照日本专利公开公报2004-221747)。该单一光源方式不需要红外发送源和聚焦机构，能够实现构成简单、低成本的双向通信系统。并且，作为另一方通信装置侧，还具有不需要光源用电力、能够适用于低电力消耗特性的携带式终端等的优点。 [0006] 通过单一光源方式，能够实现将低电力消耗特性的携带式终端等作为通信装置的双向可见光通信。但是，在单一光源方式中，由于在从发送侧 发出的可见光中叠加有发送数据，因此仅利用其回射光来发送数据成为导致干扰等通信障碍的主要原因。 发明内容 [0007] 本发明的目的在于，实现使用单一光源、构成简单且可靠的双向可见光通信。 [0008] 本发明的观点是一种使用单一光源、并具有对叠加在可见光中的发送数据进行识别的功能的可见光通信装置。 [0009] 该可见光通信装置具备：受光单元，对可见光进行受光，该可见光从通信对象发出、并叠加有第1发送用数据，该第1发送用数据包含对数据进行识别的第1识别信息；接收单元，与上述受光单元相连接，从上述可见光解调上述第1识别信息，如果该第1识别信息是发送标志，则解调上述第1发送用数据；控制单元，在根据上述第1识别信息而判断为上述第1发送用数据为有效数据时，生成第2发送用数据，该第2发送用数据包含用于识别是否为上述第1发送用数据的第2识别信息；以及发送单元，在根据上述第1识别信息而判断为上述第1发送用数据为无效数据时，从存储器(180)取出数据而生成上述第2发送用数据，通过上述第2发送用数据对由上述受光单元受光的在空数据的可见光中叠加了上述第2发送用数据的回射光(retroreflection light)进行调制，并进行发送。 [0010] 另外，本发明为一种可见光通信系统，用于第1装置(20)的内部单元和第2装置(10)的内部单元之间，其特征在于，包括：发光单元(21)，设置在上述第1装置(20)中，发出叠加有第1发送用数据的可见光，该第1发送用数据包含有效数据和无效数据中的一方以及对该各数据进行识别的第1识别信息；和受光单元(11)，设置在上述第2装置(10)中，对从上述发光单元(21)发出的可见光(100)进行受光，上述第2装置(10)包括：接收单元(17)，与上述受光单元(11)相连接，从上述可见光(100)解调上述第1识别信息，如果该第1识别信息是发送标志，则解调上述第1发送用数据；控制单元(19)，在根据上述第1识别信息而判断为上述第1发送用数据为有效数据时，生成第2发送用数据，该第2发送用数据包含用于识别是否为上述第1发送用数据的第2识别信息；以及发送单元(13、18)，在根据上述第1识别信息而判断为上述第1发送用数据为无效数据时，从存储器(180)取出数据而 生成上述第2发送用数据，通过上述第2发送用数据对由上述受光单元(11)受光的在空数据的可见光(100)中叠加了上述第2发送用数据的回射光(200)进行调制，并进行发送。 [0011] 另外，本发明为一种可见光通信方法，用于第1装置(20)的内部单元和第2装置(10)的内部单元之间，其特征在于，包括：从上述第1装置(20)发出叠加了第1发送用数据的可见光(100)，该第1发送用数据包含有效数据和无效数据以及对该各数据进行识别的第1识别信息；由上述第2装置(10)对从上述第1装置(20)发出的可见光(100)进行受光；从上述可见光(100)解调上述第1识别信息，如果该第1识别信息是发送标志，则解调上述第1发送用数据；在根据上述第1识别信息而判断为上述第1发送用数据为上述有效数据时，生成第2发送用数据，该第2发送用数据包含用于识别是否为上述第1发送用数据的第2识别信息；以及在上述第1发送用数据为无效数据时，从存储器(180)取出数据而生成上述第2发送用数据，通过上述第2发送用数据对上述受光的在空数据的可见光(100)中叠加了上述第2发送用数据的回射光(200)进行调制并进行发送。附图说明 [0015] 图3是表示本实施方式的第1发送用数据的构成的图。 [0016] 图4是表示本实施方式的第2发送用数据的构成的图。 [0017] 图5是用于说明本实施方式的数据接收动作的流程图。 [0018] 图6是用于说明其他实施方式的可见光通信系统的构成的框图。 [0019] 图7是用于说明其他实施方式的可见光通信系统的构成的框图。 具体实施方式 [0020] 下面，参照附图说明本发明的实施方式。 [0021] (可见光通信系统的构成) [0022] 图1是用于说明本实施方式的可见光通信系统的构成的框图。如图1 所示，本实施方式的可见光通信系统构成为，具有一方可见光通信装置10和另一方可见光通信装置20，能够进行利用可见光的双向通信。 [0023] 在本实施方式中，一方可见光通信装置10例如是组装在携带式电话等中的通信装置，为了方便而记作携带式终端10。并且，另一方可见光通信装置20例如是组装到固定在建筑物内顶棚等上的照明设备中的通信装置，为了方便而记作可见光收发装置20。 [0024] 可见光收发装置20具有发光单元21、受光单元22、数据发送单元23及数据接收单元24。发光单元21具有由LED元件构成的光源及驱动LED元件的LED驱动器。发光单元21发出通过从数据发送单元23输出的发送用数据(为了方便有时记作第1发送用数据)进行了调制的可见光、即叠加了第1发送用数据的可见光100。数据发送单元23与未图示的网络连接，根据经由该网络来自作为信息发送源的服务器等的信息，生成发送用数据。 [0025] 受光单元22具有将受光的可见光200变换为电信号的光电变换单元，并将电信号输出到数据接收单元24。数据接收单元24根据从受光单元22输出的电信号，对叠加在受光的可见光200中的数据(为了方便有时记作第2发送用数据)进行解调。 [0026] 另一方面，携带式终端10具有光输入输出单元11、回射(retroreflection)单元(以下有时记作CCR)13、光传感器16、数据接收单元17、数据发送单元18、控制单元19和存储器180。 [0027] 光输入输出单元11具有由透镜12A和透镜12B构成的透镜组，该透镜12A用于对从可见光收发装置20发出的可见光进行受光和聚焦，该透镜12B用于对来自CCR13的回射光进行受光和聚焦。CCR13具有构成三角直锥反射器(corner-cube reflector)的棱镜14和由液晶闸门构成的光闸门15。 [0028] 光闸门15根据来自数据发送单元18的数据，使在光输入输出单元11输入的可见光的透射率变化。棱镜14从光输入输出单元11输出根据在光闸门15的透射率的变化而被调制的回射光200。即，回射光200作为被叠加了来自数据发送单元18的数据(第2发送用数据)的可见光，回射到可见光收发装置20。 [0029] 光传感器16具有光电变换单元，该光电变换单元将由可见光收发装置20发出而由光输入输出单元11的透镜12A受光、聚焦的可见光100变换为电信号，该光传感器16将电信号输出到数据接收单元17。如后所述，数 据接收单元17对叠加在可见光100中的第1发送用数据进行解调。 [0030] 数据发送单元18对应于控制单元19的控制，提取存储器180所保存的数据(第2发送用数据)，并输出到CCR13。在CCR13中，光闸门15根据来自数据发送单元8的数据，使入射到棱镜14的可见光的透射率变化。如后所述，控制单元19对数据接收单元17和数据发送单元18进行控制，并执行可见光收发的切换控制。并且，控制单元19生成数据(响应数据)并保存到存储器180。在该情况下，控制单元19生成响应数据，作为与由数据接收单元17解调的第1发送用数据相对的响应数据。 [0031] (可见光通信系统的动作) [0032] 下面，参照图2～图5说明本实施方式的可见光通信系统的动作。在此，图2是用于说明携带式终端10的动作的流程图。并且，图5是用于说明可见光收发装置20的动作的流程图。 [0033] 在携带式终端10中，光输入输出单元11对从可见光收发装置20发出的可见光100进行受光(步骤S1)。在此，如图3所示，可见光收发装置20发出第1发送用数据，该第1发送用数据被时间分割为：不存在有效数据的空数据32的发送用数据30；和具有有效数据(作为发送用而有效的数据)42的发送用数据40。即，可见光收发装置20从发光单元 21交替发出作为第1发送用数据而叠加有发送用数据30、40的可见光100。 [0034] 发送用数据30、40，通过设置在开头部的识别信息即识别标志来进行识别。即，空数据32的发送用数据30，通过作为识别信息的空数据标志31来识别。并且，具有有效数据 42的发送用数据40，通过作为识别信息的发送标志(T)41来识别。 [0035] 光传感器16将由光输入输出单元11的透镜组受光、聚焦的可见光100变换为电信号，并输出到数据接收单元17(步骤S2)。数据接收单元17对叠加在可见光100中的第1发送用数据的识别信息进行解调，并输出到控制单元19。如图3所示，控制单元19根据被解调的识别信息，判断该发送用数据是空数据32或者有效数据42中的哪个(步骤S3)。 [0036] 在识别信息是发送标志(T)41的情况下，控制单元19使数据接收单元17中的有效数据42的解调处理继续进行，并输入其解调结果(步骤S3的否、S7)。控制单元19根据解调的有效数据42，例如生成响应数据并保存到存储器180(步骤S8)。具体地，在从可见光收发装置20发送的第1发送用数 据例如是对携带式终端10的用户的ID信息进行询问的查询数据的情况下，控制单元19将该用户的ID信息作为响应数据保存到存储器180。 [0037] 另一方面，在识别信息是空数据标志31的情况下，控制单元19对作为第1发送用数据而接收了空数据32的情况进行认识，并控制数据发送单元18，而从数据接收动作切换为数据发送动作(步骤S3的是)。数据发送单元18从存储器180取出数据52，生成第2发送用数据并输出到CCR13(步骤S4)。在此，来自存储器180的数据50例如是表示用户的ID信息的响应信息。如图4所示，数据发送单元18生成对数据52作为识别信息附加了发送标志(R)51的第2发送用数据50。 [0038] 在CCR13中，向棱镜14入射叠加有空数据32的第1发送用数据30的可见光100。数据发送单元18根据生成的第2发送用数据50的二进制数列使光闸门15导通或关闭，使可见光100的透射率变化(步骤S5)。由此，通过棱镜14生成在空数据的可见光100中叠加了第2发送用数据50的回射光200。 [0039] 因此，从携带式终端10的光输入输出单元11向可见光收发装置20发出由透镜组11受光、聚焦的回射光200(步骤S6)。即，第2发送用数据50(响应数据)被叠加到回射光200中，并从携带式终端10发送到可见光接收装置20。 [0040] 在此，在CCR13中，如图3所示，对棱镜14交替入射叠加有空数据32的第1发送用数据30的可见光100和叠加有有效数据42的第1发送用数据40的可见光100。因此，如图4所示，从CCR13向可见光收发装置20同时发送叠加有第2发送用数据50(响应数据)的回射光200和叠加有从可见光收发装置20发送的第1发送用数据40的回射光200(步骤S9)。 [0041] 接着，参照图5的流程图说明可见光收发装置20的动作。 [0042] 如上所述，可见光收发装置20从发光单元21发出叠加有第1发送用数据的可见光100(步骤S11)，该第1发送用数据时间分割为空数据32的发送用数据30和有效数据42的发送用数据40。 [0043] 另一方面，可见光收发装置20通过受光单元22从携带式终端10对发出的可见光100的回射光200(步骤S12)进行受光。受光单元22将受光的可见光200变换为电信号，并输出到数据接收单元24(步骤S13)。 [0044] 数据接收单元24对叠加在受光的回射光(可见光)200中的数据的识别 信息进行解调(步骤S14)。如图4所示，从携带式终端10发送叠加有第2发送用数据50(响应数据)和第1发送用数据40的回射光200。数据接收单元24根据识别信息，判断接收的数据是第2发送用数据50或者第1发送用数据40中的哪个(步骤S15)。 [0045] 在识别信息是发送标志(R)51的情况下，数据接收单元24对从携带式终端10发送的第2发送用数据50进行解调，执行该响应数据52的接收处理(步骤S16)。另一方面，在识别信息是发送标志(T)41的情况下，数据接收单元24判断为是从自身发送的第1发送用数据40，并执行使其无效(废弃)的处理(步骤S17)。 [0046] 如上所述，根据本实施方式，能够使用设置在作为信息发送源的可见光收发装置20中的单一光源(发光单元21)，例如在与携带式终端10之间可靠地进行双向的可见光通信。因此，不需要红外发送源和聚焦机构等复杂的构成，也能够以简单的构成实现可靠的双向的可见光通信。 [0047] 具体地，可见光接收装置20，将发送用数据(第1发送用数据)时间分割为空数据和有效数据而叠加到可见光100中进行发送。携带式终端10，利用来自受光的可见光100中的与空数据对应的可见光的回射光200，叠加发送用数据(第2发送用数据)并进行发送。在此，携带式终端10对附加了与接收的发送用数据(第1发送用数据)的识别信息(发送标志T)不同的识别信息(发送标志R)的发送用数据(第2发送用数据)进行发送。 [0048] 另一方面，可见光收发装置20从携带式终端10，不仅对叠加了携带式终端10的发送用数据(第2发送用数据)的回射光200、还对叠加了自身发送的发送用数据(第1发送用数据)的回射光200进行受光并进行解调。此时，可见光收发装置20能够通过解调的发送用数据中所包含的识别信息，来识别第1发送用数据和第2发送用数据。 [0049] 因此，根据本实施方式的系统，在利用来自信息发送源的单一光源(发光单元21)的可见光100和其回射光200、而进行双向可见光通信的情况下，可见光收发装置20能够使叠加在回射光200中的自身的发送用数据(第1发送用数据)作为接收数据为无效。因此，在携带式终端10和可见光收发装置20的各通信装置中，对来自对方侧的发送用数据能够可靠地识别而进行接收处理。 [0050] 另外，在本实施方式中，对携带式终端10在叠加有空数据的可见光 100的接收时刻、发送存储器180所保存的响应数据的情况进行了说明，但不限于此，也可以将响应数据以外的发送用数据叠加到可见光100的回射光200中并进行发送。并且，携带式终端10的数据发送单元18也可以构成为，不将存储器80所保存的发送用数据、而是将控制单元19生成的发送用数据叠加到回射光200中并进行发送。 [0051] 并且，作为利用回射光200来发送数据的通信装置，假定了携带式终端10，但是当然不限于此，例如也可以适用于固定在汽车等上的可见光通信装置。在该情况下，作为与可见光收发装置20相当的对方侧的可见光通信装置，能够例如假设为设置在道路上的照明设备等中、发送道路交通信息等的固定式的信息发送装置，而构筑双向的可见光通信系统。 [0052] (其他实施方式) [0053] 图6和图7分别是表示其他实施方式的图。 [0054] 在上述的本实施方式中，如图1所示，在CCR13中构成为，在棱镜14的反射侧配置了通过发送用数据对来自棱镜14的回射光进行调制的光闸门15。 [0055] 对此，作为其他实施方式，如图6所示，也可以构成为，将光闸门15配置在棱镜14的输出光侧。并且，作为另外的实施方式，如图7所示，也可以将光闸门15配置在棱镜14的输入光侧。 |
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