專利名稱:Apparatus and method for transmitting and receiving data using visible light ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及可見(jiàn)光通信,且更具體地,涉及一種用于使用可見(jiàn)光通信來(lái)發(fā)送和接 收數(shù)據(jù)的裝置和方法。
背景技術(shù):
在開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)(0SI)模型中,數(shù)據(jù)鏈路層管理通信鏈路并且執(zhí)行與之相關(guān)的功 能。因此,數(shù)據(jù)鏈路層構(gòu)造在通信中使用的幀并且定義用于該幀的有效傳輸?shù)母鞣N細(xì)節(jié)。由 數(shù)據(jù)鏈路層執(zhí)行的該功能的代表性示例是控制地址結(jié)構(gòu)和幀的基本流、控制錯(cuò)誤、以及控 制對(duì)通信介質(zhì)的訪問(wèn)。圖1說(shuō)明在一般以太網(wǎng)系統(tǒng)中用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖痉稁Y(jié)構(gòu)。參考圖1,在一般以 太網(wǎng)系統(tǒng)中的用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸梢韵虏糠纸M成攜帶發(fā)送器和接收器之間的同步信息的 模擬前導(dǎo)碼、作為包含實(shí)際要發(fā)送的信息的數(shù)據(jù)的有效負(fù)荷的數(shù)據(jù)幀、指示數(shù)據(jù)幀的開(kāi)始 的數(shù)字前導(dǎo)碼、通信鏈路控制的控制幀、以及指示對(duì)于對(duì)方的數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻憫?yīng)的確認(rèn)(ACK) 幀。參考前述與圖1相關(guān)的說(shuō)明,現(xiàn)在將進(jìn)行關(guān)于在一般以太網(wǎng)系統(tǒng)中在數(shù)據(jù)發(fā)送和接收 期間發(fā)送和接收每個(gè)幀的操作的說(shuō)明。圖2A到2C是說(shuō)明在一般以太網(wǎng)系統(tǒng)中示范的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收過(guò)程的流程圖。圖2A說(shuō)明在一般以太網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收過(guò)程中發(fā)送器和接收器之間的數(shù) 據(jù)流。如圖2A所示,發(fā)送器向接收器發(fā)送控制幀。在接收該控制幀之后,接收器向發(fā)送器 發(fā)送ACK幀以便響應(yīng)于接收的控制幀,由此在發(fā)送器和接收器之間建立鏈路。發(fā)送器通過(guò) 使用建立的鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)幀到接收器以發(fā)起實(shí)際的數(shù)據(jù)通信,而接收器發(fā)送ACK幀以響應(yīng) 于接收的數(shù)據(jù)幀,由此執(zhí)行數(shù)據(jù)通信。發(fā)送的控制幀和ACK幀,以及在鏈路建立之后發(fā)送的 數(shù)據(jù)幀和對(duì)其的響應(yīng)幀(即ACK幀)中的每一個(gè)是在數(shù)字前導(dǎo)碼之后和數(shù)字前導(dǎo)碼一起發(fā) 送的。圖2B說(shuō)明在一般以太網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程中發(fā)送和接收的幀的流。為了發(fā)送 器和接收器之間的通信,構(gòu)造數(shù)據(jù)鏈路,稍后將進(jìn)行描述。如參考圖2A所述的,一旦發(fā)送器 向接收器發(fā)送了數(shù)字前導(dǎo)碼和控制幀用于鏈路建立,接收器在接收控制幀之后就向發(fā)送器 發(fā)送數(shù)字前導(dǎo)碼和ACK幀以通知發(fā)送器該鏈路已經(jīng)建立。發(fā)送器通過(guò)建立的鏈路發(fā)送數(shù)字 前導(dǎo)碼和數(shù)據(jù)幀,而接收器響應(yīng)于接收的數(shù)據(jù)向發(fā)送器發(fā)送數(shù)字前導(dǎo)碼和ACK幀。這樣,執(zhí) 行鏈路建立和數(shù)據(jù)傳輸。圖2C說(shuō)明在圖2B中說(shuō)明的數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程中由虛線指示的部分210的數(shù)據(jù)流。如 圖2C所示,在一般以太網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程中,為了維持發(fā)送器和接收器之間的同步, 在不傳輸數(shù)據(jù)期間以及在從發(fā)送器向接收器發(fā)送數(shù)據(jù)期間或從接收器向發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù) 期間,發(fā)送器和接收器向它們的對(duì)方發(fā)送模擬前導(dǎo)碼。當(dāng)如上所述的通信協(xié)議類型應(yīng)用于可見(jiàn)光通信系統(tǒng)時(shí),可見(jiàn)光發(fā)送器和可見(jiàn)光接 收器由于該模擬前導(dǎo)碼而必須將可見(jiàn)光信號(hào)的輸出連續(xù)地維持在“0N(導(dǎo)通)”狀態(tài)。由于 發(fā)送器和接收器的輸出信號(hào)所有時(shí)刻均處于“ON”狀態(tài),故無(wú)法對(duì)通信的可見(jiàn)度做出任何改變并且信息差別無(wú)法被可見(jiàn)地檢查到。此外,由于這種類型的協(xié)議適合于不用考慮功率的 線纜,因此發(fā)送器和接收器的輸出在所有時(shí)刻均維持在“ON”狀態(tài),從而引起了不必要的功
^^ o因此,需要一種能夠執(zhí)行在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈路層中提供的功能、提供對(duì)通信信道的可 見(jiàn)度、確??梢?jiàn)度以及調(diào)整通信鏈路中的可見(jiàn)度的可見(jiàn)光通信系統(tǒng),以及用于該可見(jiàn)光通 信系統(tǒng)的通信協(xié)議。
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明提供一種用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的可見(jiàn)光通信系統(tǒng)和方法,其中針對(duì)可見(jiàn)光 通信執(zhí)行在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈路層中提供的功能,對(duì)通信信道提供可見(jiàn)度,以及在需要時(shí)調(diào)整可 見(jiàn)度。技術(shù)方案為了實(shí)現(xiàn)前述目標(biāo),根據(jù)本發(fā)明的一方面,提供一種在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中用于發(fā) 送和接收數(shù)據(jù)的裝置。該裝置包括可見(jiàn)光通信(VLC)收發(fā)器,用于在接收操作期間通過(guò)使 用光接收設(shè)備,將從對(duì)方接收的可見(jiàn)光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并輸出該電信號(hào),以及在發(fā)送操 作期間通過(guò)使用光發(fā)送設(shè)備,將包含信息的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光信號(hào)并發(fā)送可見(jiàn)光信號(hào)到 對(duì)方;VLC控制器,包括用于產(chǎn)生可見(jiàn)幀并輸出可見(jiàn)幀到VLC收發(fā)器的可見(jiàn)幀引擎(VFE),其 中該VFE在不傳輸用于在發(fā)送器和接收器處通信的各個(gè)幀的期間產(chǎn)生用于傳輸?shù)綄?duì)方的 可見(jiàn)幀,以便向通信鏈路提供可見(jiàn)度;以及主機(jī)控制器,用于控制該VLC控制器并且向VLC 控制器發(fā)送數(shù)據(jù)并從VLC控制器接收數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面,提供一種在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的方 法。該方法包括由發(fā)送器向接收器發(fā)送用于鏈路控制的控制幀;由接收器接收該控制幀, 并且響應(yīng)于該控制幀向發(fā)送器發(fā)送確認(rèn)(ACK)幀;由發(fā)送器向接收器發(fā)送包含信息的數(shù)據(jù) 幀;以及由接收器接收該數(shù)據(jù)幀并且響應(yīng)于該數(shù)據(jù)幀向發(fā)送器發(fā)送ACK幀,其中在不傳輸 用于在發(fā)送器和接收器處通信的各個(gè)幀的期間向?qū)Ψ絺鬏斂梢?jiàn)幀,以便向通信鏈路提供可 見(jiàn)度。該可見(jiàn)幀包括前導(dǎo)碼,它是具有按照預(yù)定的比特?cái)?shù)重復(fù)的“1”和“0”的信號(hào);開(kāi) 始(STA),包括特定比特序列以指示幀的開(kāi)始;信息(Info)塊,指示關(guān)于可見(jiàn)模式塊的信 息;可見(jiàn)模式塊,定義為不在8B/10B編碼方案中使用的代碼;以及停止(ST0),包括特定比 特序列以指示幀的結(jié)束。有益效果根據(jù)本發(fā)明,通過(guò)在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的方法的操作過(guò)程, 不僅可以在使用可見(jiàn)光的通信信道中執(zhí)行通信的獨(dú)特功能而且可以確保和調(diào)整使用可見(jiàn) 光的通信信道的可見(jiàn)度。此外,為通信鏈路提供可見(jiàn)度且收發(fā)器僅在需要通信時(shí)操作,由此 實(shí)現(xiàn)具有低功耗的可見(jiàn)光通信信道。
圖1說(shuō)明在一般以太網(wǎng)系統(tǒng)中用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖痉稁Y(jié)構(gòu)。
圖2A到2C是說(shuō)明在一般以太網(wǎng)系統(tǒng)中示范的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收過(guò)程的流程圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的裝置 的框圖。圖4是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)發(fā)送操作流程圖。圖5是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)接收操作流程圖。圖6說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中用于數(shù)據(jù)發(fā)送的示范幀結(jié) 構(gòu)。圖7A到7D是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程的 流程圖。圖8說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中的可見(jiàn)幀的結(jié)構(gòu)。圖9說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中的可見(jiàn)幀的周期。
具體實(shí)施例方式下文中,參考附圖,將參考本發(fā)明的實(shí)施例詳細(xì)描述構(gòu)成本發(fā)明的裝置和操作方 法。在以下說(shuō)明中,在說(shuō)明書中定義的主題(諸如詳細(xì)的構(gòu)造和組件)被提供來(lái)幫助本發(fā) 明的完全理解,并且本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到在不背離本發(fā)明的范圍和精神的情況 下,對(duì)于這里所述的主題能夠進(jìn)行各種改變和修改。在此并入的本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的功 能和配置的詳細(xì)說(shuō)明被省去以便防止不必要地混淆本發(fā)明。可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的通信鏈路使用諸如發(fā)光二極管(LED)之類的具有可見(jiàn)度的設(shè) 備,因此使得用戶能夠用肉眼來(lái)檢查。本發(fā)明提供用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的可見(jiàn)光通信系統(tǒng) 和方法,其中在此類可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中鏈路的可見(jiàn)度能夠使用可見(jiàn)幀引擎(VFE)來(lái)表達(dá)。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的裝置 的框圖。參考圖3,根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的裝置包括可見(jiàn)光通信(VLC)收發(fā)器310、VLC控 制器320和主機(jī)控制器330。VLC收發(fā)器310使用諸如發(fā)光二極管(LED)、激光二極管(LD)等的發(fā)光設(shè)備或諸 如光電二極管等的光接收設(shè)備,從而在接收操作期間它通過(guò)使用光接收設(shè)備將接收的可見(jiàn) 光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)然后將電信號(hào)輸出到VLC控制器320,或者在發(fā)送操作期間它通過(guò)使用發(fā) 光設(shè)備將包含信息的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光信號(hào)以用于可見(jiàn)光信號(hào)的傳輸。主機(jī)控制器330通過(guò)使用中央處理單元(CPU)接口而連接到VLC控制器320。諸 如Windows或Linux的操作系統(tǒng)一般安裝在主機(jī)控制器330中以控制系統(tǒng),以及主機(jī)控制 器330通過(guò)用于VLC控制器320的設(shè)備驅(qū)動(dòng)器、用于可見(jiàn)光通信的協(xié)議和可見(jiàn)光應(yīng)用來(lái)執(zhí) 行通信。VLC控制器320包括發(fā)送/接收(TRx)緩沖器323、8B/10B編碼器/解碼器(En/ Dec) 322、串行器/解串行器(Ser/Des) 321、控制寄存器324,以及可見(jiàn)幀引擎(VFE)325,以 執(zhí)行控制操作,從而在可見(jiàn)光通信期間以預(yù)定的間隙(或間隔)輸出以下所述的可見(jiàn)幀。TRx緩沖器323是存儲(chǔ)發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)以用于通信的存儲(chǔ)空間。8B/10B編碼器/解碼器322將發(fā)送數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換為適合于8B/10B的格式。串行器/解串行器321轉(zhuǎn)換串行信號(hào)和并行信號(hào)。控制寄存器324從主機(jī)控制器330接收控制VLC控制器320所需的信息并且處理
6該信息,或提供控制VLC控制器320所需的信息。VFE 325產(chǎn)生可見(jiàn)幀并且在通信鏈路上發(fā)送可見(jiàn)幀以確保鏈路的可見(jiàn)度。在可見(jiàn)光鏈路中,管理可見(jiàn)幀,如下所述。能夠在通信鏈路上雙向發(fā)送可見(jiàn)幀,因此能夠不管數(shù)據(jù)幀的傳輸而發(fā)送可見(jiàn)幀。 也即,即使接收器在接收數(shù)據(jù),發(fā)送器也發(fā)送可見(jiàn)幀,由此確??梢?jiàn)度??梢?jiàn)幀比數(shù)據(jù)幀具有較低的優(yōu)先級(jí),從而在來(lái)自主機(jī)控制器330的數(shù)據(jù)發(fā)送的請(qǐng) 求下,VLC控制器320盡管正在發(fā)送可見(jiàn)幀,也馬上停止可見(jiàn)幀的傳輸,然后發(fā)送主機(jī)控制 器330請(qǐng)求的數(shù)據(jù)幀?,F(xiàn)在將參考附圖更詳細(xì)地描述可見(jiàn)幀的發(fā)送和接收方案。圖4是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中的發(fā)送可見(jiàn)幀的操作的 流程圖。參考圖4,在步驟410中發(fā)起通信,其中設(shè)置可見(jiàn)幀的格式和發(fā)送周期。在步驟 420,確定是否有要發(fā)送的數(shù)據(jù)幀或控制幀。如果在步驟420中確定存在要發(fā)送的數(shù)據(jù)幀或 控制幀,則過(guò)程前進(jìn)到步驟430以發(fā)送數(shù)據(jù)幀或控制幀然后前進(jìn)到步驟450。在步驟450, 確定在步驟430中發(fā)送的數(shù)據(jù)幀或控制幀的傳輸是否已經(jīng)完成。如果在步驟450中確定數(shù) 據(jù)幀或控制幀的傳輸已經(jīng)完成,則過(guò)程前進(jìn)到步驟440以根據(jù)在步驟410中設(shè)置的可見(jiàn)幀 的格式和發(fā)送周期來(lái)發(fā)送可見(jiàn)幀,然后前進(jìn)到步驟460。如果在步驟450中確定數(shù)據(jù)幀或控 制幀的傳輸沒(méi)有完成,則過(guò)程前進(jìn)到步驟430以繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)幀或控制幀。如果在步驟420中確定沒(méi)有要發(fā)送的數(shù)據(jù)幀或控制幀,則過(guò)程前進(jìn)到步驟440以 根據(jù)在步驟410中設(shè)置的可見(jiàn)幀的格式和發(fā)送周期來(lái)向?qū)Ψ桨l(fā)送可見(jiàn)幀,然后前進(jìn)到步驟 460。在步驟460,確定是否從主機(jī)控制器中產(chǎn)生關(guān)于可見(jiàn)幀的傳輸停止命令(停止發(fā)送 VF)。如果在步驟460中確定產(chǎn)生了停止發(fā)送VF命令,則過(guò)程來(lái)到步驟420。如果在步驟 460中確定沒(méi)有產(chǎn)生停止發(fā)送VF命令,則過(guò)程來(lái)到步驟440。之后,如果整個(gè)通信完成,則 VFE被終止。圖5是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)接收操作流程圖。 參考圖5,當(dāng)在步驟510接收幀時(shí),過(guò)程前進(jìn)到步驟520以確定接收的幀是否是可見(jiàn)幀。這 里,幀的類型可以從該幀的報(bào)頭信息中確定。如果在步驟520中接收的幀是可見(jiàn)幀,則過(guò)程 前進(jìn)到步驟530。由于接收的可見(jiàn)幀并非通信中實(shí)際要求的,故它在步驟530中被刪除而不 傳遞到接收緩沖器。如果在步驟520中接收的幀不是可見(jiàn)幀,則過(guò)程前進(jìn)到步驟540。由于 接收的幀是通信所需的元素,故在步驟540中將其發(fā)送到接收緩沖器以便被處理然后傳遞 到協(xié)議。參考附圖,現(xiàn)在將進(jìn)行關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中構(gòu)造可見(jiàn) 幀的方法和發(fā)送可見(jiàn)幀的方法的說(shuō)明。圖6說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中用于數(shù)據(jù)發(fā)送的示范幀結(jié) 構(gòu)。如圖6所示,在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中的幀包括作為包含實(shí)際要發(fā) 送的信息的數(shù)據(jù)的有效負(fù)荷的數(shù)據(jù)幀、具有為接收端的時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)提供信號(hào)和指 示數(shù)據(jù)幀的開(kāi)始的功能的數(shù)字前導(dǎo)碼、指示對(duì)于對(duì)方的數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻憫?yīng)的確認(rèn)(ACK)幀、 關(guān)于通信鏈路控制的控制幀、以及在可見(jiàn)光通信期間提供通信鏈路的可見(jiàn)度的可見(jiàn)幀。利用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的方法,可以通 過(guò)使用上述可見(jiàn)幀實(shí)現(xiàn)具有可見(jiàn)度的數(shù)據(jù)鏈路而無(wú)需在發(fā)送和接收期間連續(xù)發(fā)送信號(hào)。圖7A到7D是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程的流程圖。圖7A說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收期間在發(fā) 送器和接收器之間的數(shù)據(jù)流。如圖7A所示,發(fā)送器發(fā)送控制幀到接收器以用于通信鏈路控 制。當(dāng)接收到控制幀時(shí),接收器向發(fā)送器發(fā)送ACK幀以響應(yīng)該接收的控制幀,由此在發(fā)送器 和接收器之間建立鏈路。發(fā)送器通過(guò)使用建立的鏈路向接收器發(fā)送包含信息的數(shù)據(jù)幀以發(fā) 起實(shí)際的數(shù)據(jù)通信,而接收器向發(fā)送器發(fā)送ACK幀以響應(yīng)該接收的數(shù)據(jù)幀,由此執(zhí)行數(shù)據(jù) 通信。發(fā)送的控制幀和ACK幀,以及在鏈路建立之后發(fā)送的數(shù)據(jù)幀和對(duì)其的響應(yīng)幀(即ACK 幀)的每一個(gè)是在數(shù)字前導(dǎo)碼之后和數(shù)字前導(dǎo)碼一起發(fā)送的。圖7B說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送期間發(fā)送和接收的 幀。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的發(fā)送和接收操作使用可見(jiàn)幀來(lái)對(duì)根據(jù)本發(fā)明 的特征的通信鏈路提供可見(jiàn)度。更具體地,發(fā)送器和接收器按照預(yù)定的間隙連續(xù)發(fā)送可見(jiàn) 幀以提供可見(jiàn)度。參考圖7B,發(fā)送器為了鏈路建立而停止可見(jiàn)幀的傳輸,并且發(fā)送數(shù)字前導(dǎo)碼和控 制幀。當(dāng)數(shù)字前導(dǎo)碼和控制幀的傳輸完成時(shí),發(fā)送器恢復(fù)向接收器的可見(jiàn)幀的傳輸以確保 可見(jiàn)度。接收器也定期向發(fā)送器發(fā)送可見(jiàn)幀直到從發(fā)送器接收到控制幀,并且當(dāng)從發(fā)送器 接收控制幀時(shí),其停止可見(jiàn)幀的傳輸并且向發(fā)送器發(fā)送數(shù)字前導(dǎo)碼和ACK幀以響應(yīng)該接收 的控制幀。在發(fā)送ACK幀之后,接收器恢復(fù)可見(jiàn)幀的傳輸以確??梢?jiàn)度。正發(fā)送可見(jiàn)幀的 發(fā)送器在從接收器接收到ACK幀時(shí)停止可見(jiàn)幀的傳輸,并且向接收器發(fā)送數(shù)字前導(dǎo)碼和數(shù) 據(jù)幀以用于實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)發(fā)送器完成數(shù)據(jù)幀的傳輸時(shí)恢復(fù)向接收器的可見(jiàn)幀的傳輸以 確??梢?jiàn)度。發(fā)送可見(jiàn)幀的接收器在接收數(shù)據(jù)幀時(shí)停止可見(jiàn)幀的傳輸,并且發(fā)送ACK幀以 響應(yīng)該接收的數(shù)據(jù)幀。在發(fā)送ACK幀之后,接收器恢復(fù)可見(jiàn)幀的傳輸以確??梢?jiàn)度。圖7C是更詳細(xì)說(shuō)明在圖7A中所示的數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程中由虛線指示的部分710的數(shù) 據(jù)流的流程圖,而圖7D是更詳細(xì)說(shuō)明在圖7A中所示的數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程中由虛線指示的部分 720的數(shù)據(jù)流的流程圖。參考圖7C和7D,將描述發(fā)送器的操作。參考圖7C,發(fā)送器發(fā)送控制幀到接收器, 并且當(dāng)完成控制幀的傳輸時(shí),其為了通信鏈路的可見(jiàn)度發(fā)送可見(jiàn)幀到接收器。當(dāng)在可見(jiàn)幀 的傳輸期間響應(yīng)于接收的控制幀從接收器接收ACK幀時(shí),發(fā)送器停止可見(jiàn)幀的傳輸然后發(fā) 送數(shù)據(jù)幀。參考圖7D,發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)幀到接收器,并且當(dāng)完成數(shù)據(jù)幀的傳輸時(shí),其恢復(fù)向接 收器的可見(jiàn)幀的傳輸。當(dāng)在可見(jiàn)幀的傳輸期間響應(yīng)于接收的數(shù)據(jù)幀從接收器接收導(dǎo)ACK幀 時(shí),發(fā)送器停止可見(jiàn)幀的傳輸然后發(fā)送下一數(shù)據(jù)幀。參考圖7C和7D,將描述接收器的操作。正在向發(fā)送器發(fā)送可見(jiàn)幀的接收器在從發(fā) 送器接收到控制幀時(shí),停止可見(jiàn)幀的傳輸,并且發(fā)送ACK幀到發(fā)送器以響應(yīng)于該接收的控 制幀。在完成ACK幀的傳輸之后,接收器恢復(fù)向發(fā)送器的可見(jiàn)幀的傳輸。參考圖7D,正在向發(fā)送器發(fā)送可見(jiàn)幀的接收器在接收到數(shù)據(jù)幀時(shí)停止可見(jiàn)幀的傳 輸,并且向發(fā)送器發(fā)送ACK幀以響應(yīng)于接收的數(shù)據(jù)幀。在完成ACK幀的傳輸之后,接收器恢 復(fù)向發(fā)送器的可見(jiàn)幀的傳輸。在前面參考圖7C和7D的說(shuō)明中,略去了數(shù)字前導(dǎo)碼的說(shuō)明。參考圖7C和7D,在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收中,在不傳輸數(shù)據(jù)的期間以及在從發(fā)送器向接收器發(fā)送數(shù)據(jù)期間或從接收器向發(fā)送器發(fā)送數(shù) 據(jù)期間,發(fā)送器和接收器按照預(yù)定的間隙向它們的對(duì)方連續(xù)發(fā)送可見(jiàn)幀,由此提供通信信 道的可見(jiàn)度。圖8說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中的可見(jiàn)幀的結(jié)構(gòu)。如圖8所 示,根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的可見(jiàn)幀包括前導(dǎo)碼810、開(kāi)始(STA)820、信息 (Info)塊830、停止(ST0)850和可見(jiàn)模式塊840。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可見(jiàn)光通信系統(tǒng) 的可見(jiàn)幀可以根據(jù)實(shí)現(xiàn)方法被構(gòu)造為如圖8所示的兩種不同的格式,并且收發(fā)器的結(jié)構(gòu)也 可以依靠實(shí)現(xiàn)方法來(lái)改變。前導(dǎo)碼810是其中“1”和“0”重復(fù)的“1010101010”的信號(hào),并且被設(shè)置為具有足 夠用于接收端的CDR恢復(fù)時(shí)鐘和數(shù)據(jù)的時(shí)間的比特長(zhǎng)度,并且優(yōu)選是10比特的比特長(zhǎng)度。 CDR基于接收的分組從接收的信號(hào)中提取(恢復(fù))時(shí)鐘信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)。STA 820用作指示幀的開(kāi)始的開(kāi)始標(biāo)志,包括特定的比特序列,并且根據(jù)本發(fā)明的 實(shí)施例被設(shè)置為與在VLC協(xié)議中的超快IrDa(UFIR)的比特序列相同。ST0 850用作指示幀的結(jié)束的結(jié)束標(biāo)志,包括特定的比特序列,并且根據(jù)本發(fā)明的 實(shí)施例被設(shè)置為與在VLC協(xié)議中的UFIR的比特序列相同。信息塊830是指示關(guān)于可見(jiàn)模式塊840的信息的標(biāo)志。信息塊830包括以1字節(jié) 標(biāo)記可見(jiàn)幀的分組類型部分、以1字節(jié)定義有效負(fù)荷的模式的有效負(fù)荷模式部分、以及以2 字節(jié)定義可見(jiàn)模式的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度部分。長(zhǎng)度部分將可見(jiàn)幀的最大長(zhǎng)度設(shè)置為32K字節(jié)??梢?jiàn)模式塊840被定義為在8B/10B編碼方案中不使用的代碼。代碼如下。-11111 11111-11110 11111-11110 11110-11101 11100-11001 11100-10001 11100-00001 11100-00001 11000-00001 10000-00001 00000-00000 00000圖9說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中的可見(jiàn)幀的周期??梢?jiàn)幀的 周期能夠通過(guò)利用可見(jiàn)光通信模塊的亮度的測(cè)量而使用公式1來(lái)確定??梢?jiàn)幀間隙時(shí)間=可見(jiàn)幀長(zhǎng)度*可見(jiàn)門限........(1)其中“可見(jiàn)幀間隙時(shí)間”指示在可見(jiàn)幀之間的間隙(或間隔),“可見(jiàn)幀長(zhǎng)度”指示 可見(jiàn)幀的長(zhǎng)度,而“可見(jiàn)門限”指示可見(jiàn)門限值。如圖9所示,當(dāng)利用具有可見(jiàn)門限0.3的可見(jiàn)光發(fā)送器構(gòu)造可見(jiàn)光鏈路時(shí),在可見(jiàn) 幀之間的間隙被控制在可見(jiàn)幀長(zhǎng)度的30%內(nèi)并且以該控制的間隙發(fā)送可見(jiàn)幀,由此形成具 有可見(jiàn)度的數(shù)據(jù)鏈路。
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根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的方法和裝置 的操作和構(gòu)造能夠如上所述地實(shí)現(xiàn),并且雖然已經(jīng)參考本發(fā)明的具體實(shí)施例示出和描述本 發(fā)明,但是在不背離本發(fā)明的范圍的情況下,這里可以在形式和細(xì)節(jié)上進(jìn)行各種改變。
權(quán)利要求
一種在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的裝置,該裝置包括可見(jiàn)光通信(VLC)收發(fā)器,用于在接收操作期間通過(guò)使用光接收設(shè)備,將從對(duì)方接收的可見(jiàn)光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并輸出該電信號(hào),以及在發(fā)送操作期間通過(guò)使用發(fā)光設(shè)備,將包含信息的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光信號(hào)并將該可見(jiàn)光信號(hào)發(fā)送到對(duì)方;VLC控制器,包括用于產(chǎn)生可見(jiàn)幀并將可見(jiàn)幀輸出到該VLC收發(fā)器的可見(jiàn)幀引擎(VFE),其中該VFE在不傳輸用于在發(fā)送器和接收器處通信的各個(gè)幀的期間產(chǎn)生用于傳輸?shù)綄?duì)方的可見(jiàn)幀,以便向通信鏈路提供可見(jiàn)度;以及主機(jī)控制器,用于控制VLC控制器并且向該VLC控制器發(fā)送數(shù)據(jù)和從該VLC控制器接收數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置,其中該VLC控制器包括發(fā)送和接收(TRx)緩沖器,用于存儲(chǔ)發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)以用于通信; 8B/10B編碼器/解碼器,用于將發(fā)送數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換為適合于8B/10B的格式; 串行器/解串行器,用于轉(zhuǎn)換串行信號(hào)和并行信號(hào),以及控制寄存器,用于從主機(jī)控制器接收控制該VLC控制器所需的信息,處理接收的信息, 以及提供控制該VLC控制器所需的信息。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置,其中所述用于通信的幀包括控制幀、確認(rèn)(ACK)幀和數(shù)據(jù)幀。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置,其中該主機(jī)控制器通過(guò)使用中央處理單元(CPU)接口與 該VLC控制器連接。
5.一種在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的方法,該方法包括 由發(fā)送器向接收器發(fā)送用于鏈路控制的控制幀;由接收器接收該控制幀并且響應(yīng)于該控制幀向發(fā)送器發(fā)送確認(rèn)(ACK)幀; 由發(fā)送器向接收器發(fā)送包含信息的數(shù)據(jù)幀;以及 由接收器接收該數(shù)據(jù)幀并且響應(yīng)于該數(shù)據(jù)幀向發(fā)送器發(fā)送ACK幀, 其中在不傳輸用于在發(fā)送器和接收器處通信的各個(gè)幀的期間向?qū)Ψ絺鬏斂梢?jiàn)幀,以便 向通信鏈路提供可見(jiàn)度。
6.如權(quán)利要求5所述的方法,其中按照預(yù)定的間隙重復(fù)地發(fā)送該可見(jiàn)幀。
7.如權(quán)利要求6所述的方法,其中該預(yù)定的間隙通過(guò)使用如下表示的公式2來(lái)計(jì)算 可見(jiàn)幀間隙時(shí)間=可見(jiàn)幀長(zhǎng)度*可見(jiàn)門限........(2)其中“可見(jiàn)幀間隙時(shí)間”指示在可見(jiàn)幀之間的間隙,“可見(jiàn)幀長(zhǎng)度”指示可見(jiàn)幀的長(zhǎng)度, “可見(jiàn)門限”指示可見(jiàn)門限值。
8.如權(quán)利要求5所述的方法,其中控制幀、數(shù)據(jù)幀和ACK幀的每一個(gè)在數(shù)字前導(dǎo)碼之后 與該數(shù)字前導(dǎo)碼一起發(fā)送。
9.如權(quán)利要求5所述的方法,其中可見(jiàn)幀的長(zhǎng)度被設(shè)置為最大32K字節(jié)。
10.如權(quán)利要求5所述的方法,其中可見(jiàn)幀包括前導(dǎo)碼,其是具有按照預(yù)定的比特?cái)?shù)重復(fù)的“ 1,,和“0”的信號(hào); 開(kāi)始(STA),包括特定比特序列以指示幀的開(kāi)始; 信息(Info)塊,指示關(guān)于可見(jiàn)模式塊的信息;可見(jiàn)模式塊,定義為在8B/10B編碼方案中不使用的代碼;以及 停止(STO),包括特定比特序列以指示幀的結(jié)束。
11.如權(quán)利要求10所述的方法,其中考慮接收器的時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)恢復(fù)時(shí)鐘和數(shù) 據(jù)所需的時(shí)間來(lái)設(shè)置前導(dǎo)碼的長(zhǎng)度。
12.如權(quán)利要求10所述的方法,其中該前導(dǎo)碼的長(zhǎng)度被設(shè)置為10比特。
13.如權(quán)利要求10所述的方法,其中該信息塊包括關(guān)于標(biāo)記可見(jiàn)幀的分組類型部分的 信息、關(guān)于定義有效負(fù)荷的模式的有效負(fù)荷模式部分的信息、以及關(guān)于指示可見(jiàn)幀的長(zhǎng)度 的長(zhǎng)度部分的信息。
全文摘要
文檔編號(hào)H04B10/00GK101953097SQ20098010611
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2009年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月21日
發(fā)明者Jung Dae-Kwang, Shin Dong-Jae, Shin Hong-Seok, Choi Jeong-Seok, Lee Kyung-Woo, Park Sung-Bum, Oh Yun-Je 申請(qǐng)人:Samsung Electronics Co Ltd