光通信方法和设备与流程

本发明涉及光通信
技术领域：
，特别是涉及一种光通信方法和设备。
背景技术：
：随着高亮度发光二极管(LED)照明灯的普及与无线电频谱资源的紧缺，科研人员开始考虑将LED灯光用于照明的同时，还用来传输信息，于是出现了可见光通信技术。相比无线电通信技术，可见光通信技术有许多优点：1、无需频谱许可；2、不产生可能对人体有害的电磁辐射；3、基于视距传播途径，通信更安全等。然而目前光通信也存在一些不足，诸如对移动终端移动性的支持不强，需要大量的通信光源才能保证与移动终端的正常通信，导致光的利用率不足。技术实现要素：基于此，有必要针对现有的光通信对移动终端移动性的支持不强导致对光的利用率不足的问题，提供一种光通信方法和设备。一种光通信方法，包括以下步骤：获取各光信号收发装置所接收的光测试信号的参数值，其中，光测试信号是由移动终端发送的；根据各光测试信号的参数值确定与移动终端关联的光信号收发装置组；通过光信号收发装置组与移动终端进行通信。一种光通信设备，其特征在于，包括以下装置：光信号收发装置，用于接收光测试信号，其中，所述光测试信号是由移动终端发送的；光通信主处理器，用于获取各光信号收发装置所接收的光测试信号的参数值，根据各光测试信号的参数值确定与所述移动终端关联的光信号收发装置组，通过所述光信号收发装置组与所述移动终端进行通信。根据上述本发明的光通信方法和设备，其是通过各光信号收发装置接收移动终端发送的光测试信号；根据各光测试信号的参数值确定与移动终端关联的光信号收发装置组；通过光信号收发装置组与移动终端进行通信。在本发明中，先通过光测试信号的参数值来选取与移动终端关联的光信号收发装置组，利用选取的光信号收发装置组与移动终端进行通信，由于移动终端移动后位置改变，各光信号收发装置接收到的光测试信号的参数值也会改变，利用光测试信号的参数值可以动态选取与移动终端关联的光信号收发装置组，很好地适应了移动终端的移动性，保证正常通信，而且并非所有的光信号收发装置同时产生光通信功率，只有选取的光信号收发装置组中的各光信号收发装置产生光通信功率，节约了光能，提高了光的利用效率。附图说明图1为其中一个实施例的光通信方法的流程示意图；图2为其中一个实施例的光通信设备的结构示意图；图3为其中一个具体实施例的光通信设备的应用结构示意图；图4为其中一个具体实施例的LED灯与移动终端的分组通信示意图；图5为其中一个具体实施例的LED灯与移动终端的关联流程示意图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。参见图1所示，为本发明一个实施例中光通信方法的流程示意图。该实施例中的光通信方法，包括以下步骤：步骤S101：获取各光信号收发装置所接收的光测试信号的参数值，其中，光测试信号是由移动终端发送的；步骤S102：根据各光测试信号的参数值确定与移动终端关联的光信号收发装置组；在本步骤中，光信号收发装置组包括一个以上的光信号收发装置；步骤S103：通过光信号收发装置组与移动终端进行通信；具体的，光信号收发装置可以接收或发送光通信信号，移动终端包括智能手机(SmartPhone)、平板电脑、笔记本电脑、个人数字助理等，移动终端包含感光装置和发光装置，移动终端通过感光装置可以接收光通信信号，移动终端通过发光装置可以发送光通信信号。在本实施例中，先通过光测试信号的参数值来选取与移动终端关联的光信号收发装置组，利用选取的光信号收发装置组与移动终端进行通信，由于移动终端移动后位置改变，各光信号收发装置接收到的光测试信号的参数值也会改变，利用光测试信号的参数值可以动态选取与移动终端关联的光信号收发装置组，很好地适应了移动终端的移动性，保证正常通信，而且并非所有的光信号收发装置同时产生光通信功率，只有选取的光信号收发装置组中的各光信号收发装置产生光通信功率，节约了光能，提高了光的利用效率。优选的，光信号收发装置与光通信主处理器连接，光通信主处理器获取各光信号收发装置接收的光测试信号的参数值，并根据各光测试信号的参数值获取与移动终端关联的光信号收发装置组；光通信主处理器通过光信号收发装置组获取移动终端的光通信信号，将需要反馈给移动终端的光通信信号通过光信号收发装置组发送给移动终端。另外，光测试信号的参数值不仅包括光测试信号本身的性能参数值，还包括各光信号收发装置接收光测试信号时的各种参数值。在其中一个实施例中，各光测试信号的参数值为各光测试信号的强度值，根据各光测试信号的参数值确定与移动终端关联的光信号收发装置组的步骤包括以下步骤：分别比较各光测试信号的强度值与预设强度阈值的大小；选取光测试信号强度值大于预设强度阈值的光信号收发装置，将各个选取的光信号收发装置的集合作为光信号收发装置组。在本实施例中，通过比较各光信号收发装置接收到的光测试信号的强度值与预设强度阈值的大小，可以确定与发送该光测试信号的移动终端关联的光信号收发装置，由此确定的光信号收发装置与移动终端进行通信，两者之间传输的信号强度可以保证通信的正常进行。预设强度阈值可以根据通信的具体要求进行调整，通信的具体要求一般为满足正常通信，同时光信号收发装置的总功耗最低。优选的，本实施例中的步骤是在与光信号收发装置连接的光通信主处理器中执行。在其中一个实施例中，各光测试信号的参数值为各光测试信号的强度值，根据各光测试信号的参数值确定与移动终端关联的光信号收发装置组的步骤包括以下步骤：根据各光测试信号的强度值获取各光信号收发装置与移动终端的距离值；将各距离值从小到大排列，从最小距离值开始依次选取预设个数的距离值，确定与预设个数的距离值对应的各光信号收发装置，将获得的各光信号收发装置的集合作为光信号收发装置组。在本实施例中，根据各光信号收发装置接收到的光测试信号的强度值可以计算获得各光信号收发装置与移动终端的距离值；选取预设个数的较小距离值对应的光信号收发装置作为光信号收发装置组。由于光信号收发装置与移动终端之间的距离越短，光信号收发装置与移动终端进行通信所需的信号发送强度就越小，选取距离较小的光信号收发装置与移动终端进行通信，两者之间传输的信号强度可以保证通信的正常进行。预设个数可以根据通信的具体要求进行调整，通信的具体要求一般为满足正常通信，同时光信号收发装置的总功耗最低。在其中一个实施例中，各光测试信号的参数值为各光测试信号的接收时刻值与发送时刻值的差值，根据各光测试信号的参数值确定与移动终端关联的光信号收发装置组的步骤包括以下步骤：根据各光测试信号的接收时刻值与发送时刻值的差值获取各光信号收发装置与移动终端的距离值；将各距离值从小到大排列，从最小距离值开始依次选取预设个数的距离值，获得与预设个数的距离值对应的各光信号收发装置，将获得的各光信号收发装置的集合作为光信号收发装置组。在本实施例中，根据各光信号收发装置接收到的光测试信号的接收时刻值与发送时刻值的差值(即光测试信号传输时间值)可以计算获得各光信号收发装置与移动终端的距离值；选取预设个数的较小距离值对应的光信号收发装置作为光信号收发装置组。由于光信号收发装置与移动终端之间的距离越短，光信号收发装置与移动终端进行通信所需的信号发送强度就越小，选取距离较小的光信号收发装置与移动终端进行通信，两者之间传输的信号强度可以保证通信的正常进行。预设个数可以根据通信的具体要求进行调整，通信的具体要求一般为满足正常通信，同时光信号收发装置的总功耗最低。优选的，光测试信号中可以包含发送时间信息，根据光信号收发装置接收到光测试信号的接收时间信息和光测试信号中包含的发送时间信息之间的时间差(即传输时间值)可以计算获得各光信号收发装置与移动终端的距离值；此外，也可以利用光测试信号的相位差取代时间差或信号强度值，对光信号收发装置与移动终端之间的距离进行计算。优选的，本实施例中的步骤是在与光信号收发装置连接的光通信主处理器中执行。在其中一个实施例中，通过光信号收发装置组与移动终端进行通信的步骤包括以下步骤：比较光信号收发装置组中的各光信号收发装置接收到的光测试信号强度值，确定其中最高光测试信号强度值对应的目标光信号收发装置，通过目标光信号收发装置获取移动终端的上行信号；通过光信号收发装置组中的各光信号收发装置向移动终端发送下行信号。在本实施例中，在上行通信时，光信号收发装置组中的所有光信号收发装置都能接收到移动终端发送的光通信信号，获取其中接收信号强度最高的光信号收发装置接收的光通信信号，可以提高获取移动终端发送的光通信信号的可靠性；在下行通信时，由于光信号收发装置的功率限制以及移动终端位置的可变性，为了维持正常通信，光信号收发装置组中的所有光信号收发装置向移动终端发送下行信号，保证发送方具有足够高的功率，使光信号收发装置与移动终端间的通信既具有足够高的通信速率又具有足够低的误比特率。在其中一个实施例中，通过光信号收发装置组与移动终端进行通信的步骤包括以下步骤：当两个以上移动终端与同一光信号收发装置组进行通信时，通过同一光信号收发装置组接收上行信号，上行信号是关联同一光信号收发装置组的所有移动终端按时分复用的方式发送的；通过同一光信号收发装置组同时发送下行信号至关联同一光信号收发装置组的所有移动终端。在本实施例中，同一光通信装置组可能与两个以上移动终端关联，即同一光通信装置组可以与两个以上移动终端进行通信，在上行通信时，关联同一光信号收发装置组的所有移动终端是按时分复用的方式发送的，同一光通信装置组在同一时刻只能接收一个移动终端发送的光通信信号，避免不同移动终端的信号的混淆。优选的，时分复用的方式包括轮询方式、随机竞争方式、轮询与随机竞争相结合的点协调方式等；在下行通信时，通过同一光信号收发装置组同时发送下行信号至关联同一光信号收发装置组的所有移动终端，若此信号仅需要发送给其中一个移动终端，则其他移动终端可以不接收该下行信号。另外，当存在两个以上的光通信装置组时，不同光通信装置组与对应移动终端之间的通信可同时进行，而且进行通信的内容可以不同。在其中一个实施例中，获取各光信号收发装置所接收的光测试信号的参数值的步骤之前包括以下步骤：记录各光信号收发装置接收的光测试信号的强度值，其中，光测试信号是由移动终端周期性发送的；在通过光信号收发装置组与移动终端进行通信的步骤之后，还包括以下步骤：判断记录的光信号收发装置组中的各光信号收发装置接收的光测试信号的强度值是否都大于所述预设强度阈值，若否，则获取最新记录的各光信号收发装置接收的光测试信号的强度值，返回至分别比较各所述光测试信号的强度值与预设强度阈值的大小的步骤。在本实施例中，移动终端会周期性地发送光测试信号，在光信号收发装置接收到光测试信号后，光测试信号的强度值会被记录。由于移动终端的位置移动，原先与移动终端关联的光信号收发装置组可能与移动终端无法进行正常通信，此时由于移动终端的位置已经改变，相应的，各光信号收发装置接收到移动终端的光测试信号的强度也会改变，根据记录的光测试信号的强度值可以为移动终端重新关联光信号收发装置组，通过新的光信号收发装置组与移动终端进行通信，很好地适应了移动终端的移动性，保证正常通信。优选的，移动终端可以按统一功率发送光测试信号，光测试信号中包含移动终端的身份标识信号，根据光测试信号中的身份标识信号可以辨别该光测试信号对应的移动终端。优选的，判断通过光信号收发装置组是否能与移动终端进行正常通信的过程为判断光信号收发装置组中是否有光信号收发装置接收到的光测试信号的强度值低于预设强度阈值，只要存在一个以上光信号收发装置满足条件，则可以判定光信号收发装置组不能与移动终端进行正常通信，需要重新选择光信号收发装置组。优选的，光测试信号的强度值是由光信号收发装置来记录的。在其中一个实施例中，根据各光测试信号确定与移动终端关联的光信号收发装置组的步骤还包括以下步骤：当有两个以上移动终端时，分别确定与各移动终端关联的光信号收发装置组；判断当前移动终端所关联的光信号收发装置组中和其他移动终端所关联的光信号收发装置组中是否存在相同的光信号收发装置；若是，则将其他移动终端所关联的光信号收发装置组中的光信号收发装置和当前移动终端所关联的光信号收发装置组中的光信号收发装置合并为光信号收发装置大组，并建立光信号收发装置大组与当前移动终端、其他移动终端的关联关系。在本实施例中，判断与各移动终端关联的各光信号收发装置组是否存在共有的光信号收发装置，若存在，则表示对应的各移动终端的位置足够接近，可以将各移动终端合为一组，将对应的各光信号收发装置组也合为一组，直至任何两个光信号收发装置组都没有共同的光信号收发装置。不同光信号收发装置组之间没有共同的光信号收发装置，可以有效抑制在进行上行通信时不同组之间的相互干扰，又有效抑制在进行下行通信时不同组之间的相互干扰，从而使得不同组的通信无论是上行还是下行均可同时进行。在其中一个实施例中，光通信方法应用于可见光通信。在本实施例中，光通信方法应用于可见光通信，可见光可以搭载各种通信信号，便于调制，而且可以在实现照明的同时，进行可见光通信。在其中一个实施例中，光信号收发装置为发光二极管照明灯，发光二极管照明灯包括感光元件；通过光信号收发装置组与移动终端进行通信的步骤包括以下步骤：通过调整发光二极管照明灯组中的各发光二极管照明灯的信号波形参数进行下行通信；通过发光二极管照明灯组中的各发光二极管照明灯的感光元件进行上行通信。在本实施例中，发光二极管照明灯与移动终端以可见光为载波进行通信，在上行通信时，通过发光二极管照明灯组中的各发光二极管照明灯的感光元件接收移动终端的信号，在下行通信时，通过调整发光二极管照明灯组中的各发光二极管照明灯的信号波形参数发送信号至移动终端。利用发光二极管照明灯可以在实现照明的同时，进行光信号通信。根据上述光通信方法，本发明还提供一种光通信设备，以下就本发明的光通信设备的实施例进行详细说明。参见图2所示，为本发明一个实施例中光通信设备的结构示意图。该实施例中的光通信设备，包括以下装置：光信号收发装置210，用于发送或接收光信号，包括接收光测试信号，其中，光测试信号是由移动终端发送的；光通信主处理器220，用于获取各光信号收发装置所接收的光测试信号的参数值，根据各光测试信号的参数值获取与移动终端关联的光信号收发装置组，通过光信号收发装置组与移动终端进行通信。在其中一个实施例中，各光测试信号的参数值为各光测试信号的强度值，光通信主处理器220用于分别比较各光测试信号的强度值与预设强度阈值的大小，选取光测试信号强度值大于预设强度阈值的光信号收发装置，将各个选取的光信号收发装置的集合作为光信号收发装置组。在其中一个实施例中，光信号收发装置210还用于记录各光信号收发装置接收的光测试信号的强度值，其中，光测试信号是由移动终端周期性发送的；光通信主处理器220还用于判断记录的光信号收发装置组中的各光信号收发装置接收的光测试信号的强度值是否都大于预设强度阈值，若否，则获取最新记录的各光信号收发装置接收的光测试信号的强度值，重新分别比较各光测试信号的强度值与预设强度阈值的大小。在其中一个实施例中，光通信主处理器220还用于当有两个以上移动终端时，分别确定与各移动终端关联的光信号收发装置组；判断当前移动终端所关联的光信号收发装置组中和其他移动终端所关联的光信号收发装置组中是否存在相同的光信号收发装置；若是，则将所述其他移动终端所关联的光信号收发装置组中的光信号收发装置和所述当前移动终端所关联的光信号收发装置组中的光信号收发装置合并为光信号收发装置大组，并建立光信号收发装置大组与所述当前移动终端、所述其他移动终端的关联关系。本发明的光通信设备与本发明的光通信方法一一对应，在上述光通信方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于光通信设备的实施例中。在一个具体的实施例中，光通信设备可以应用于室内照明的场景。室内照明的场景主要应用的是可见光，但本发明的光通信设备不仅仅局限于可见光通信，也可应用于其他类型的光通信。在室内照明的场景下，光通信设备包含多个(至少3个以上)固定于屋顶的LED灯，与之通信的是若干个移动终端。每个LED灯内不仅有可控的发光体LED灯珠，还有感光元件；同样移动终端内，不仅有感光元件，也有可控光源(LED灯珠)。屋顶固定的LED光源兼有照明和信号发射功能，而LED灯灯珠之间有适量的间隙，利用这些间隙，可安装感光元件，通过调整LED灯珠和感光元件安装座底的高度，可以使LED灯珠所发出的光不照射到旁边的感光元件，从而不会产生对自身的干扰。类似地，在移动终端内，也含有发光光源和感光元件，通过调整发光LED灯珠和感光元件座底的高度，也不会在移动终端内产生对自身的干扰。每个屋顶LED灯均可与地面移动终端以可见光为载波进行通信。通常按信号的传播方向分为下行和上行，下行指信号由屋顶灯发出而地面终端接收的方向，而上行则恰好相反。每个LED灯内部含有逻辑部件，该逻辑部件以有线方式连接到主处理器，这样，每个灯的逻辑部件都可以与主处理器进行双向数据传输。当仅有一个可移动终端时，该移动终端定期发出用于定位的身份标记信号，这些分布于不同LED灯内的感光元件，会接收到该移动终端发出的身份标记信号，当接收到该移动终端的身份标记信号的灯的数量不少于3个时，就可以利用各屋顶LED灯内感光元件接收到的信号进行分析计算，估算出该移动终端所在的位置。定位的原理方法之一是利用信号强度，每个灯可算出自身到移动终端的距离，进一步，利用已知的3个灯的坐标和各灯到移动终端的距离，主处理器就可计算出该移动终端的坐标；定位的原理方法之二是利用时间差，移动终端在所发送的身份标识信号中包含发送时间信息，此时，每个屋顶接收装置根据接收到信号的时间算出信号在空中直线传播的时间，进而算出本接收装置与发送装置即地面移动终端之间的直线距离，类似原理方法之一，利用已知的3个灯的坐标和各灯到移动终端的距离，主处理器就可计算出该移动终端的坐标；此外，也可以用相位差取代时间差或信号强度对距离进行计算，进一步利用多个点的测量结果估算出移动终端的坐标，确定移动终端的位置。由于实际设备中对物理量的测量多少存在一定误差，所以本说明书中有时把移动终端坐标的可能取值范围称为估算或估计。利用对移动终端的定位功能，优化每个LED灯光的电流波形，使得房间内所有地点的照明达到指定的要求(如不低于400lux)，而下行通信的光功率则仅集中分布于地面移动终端所处的局部小范围里，这样可避免将附加用于通信的光通量浪费在不需要通信的其它地方。当移动终端位置发生较明显改变时，主处理器重新优化每个LED灯的电流波形，始终保持下行通信的光通量仅集中分布于地面移动终端所处的局部小范围里。这样既保持移动终端与屋顶灯间的正常通信，又保证照明不受移动终端所在位置的影响。当存在两个或两个以上可移动移动终端时，通过感知全部移动终端各自所处的当前位置，调整各LED灯的波形参数使下行通信的功率形成与终端数一样多的局部集中指向，分别指向一个对应的终端，以保证正常通信的同时降低设备总功耗而不影响室内其他区域的照明。通过屋顶LED灯内的感光元件可以探测到每个移动终端所发出的含自身唯一标识的信号，进而估计出每个移动终端所处的位置。当每个终端彼此之间有足够大间距时，每个灯所需的下行通信光通量可由不同的LED灯提供，而且这些灯的直接视距照射范围互不重叠，此时每个终端都由照射范围互不重叠的一组灯与之通信，这样就避免了下行通信时发给不同终端的信号彼此相互干扰；当存在两个或两个以上的移动终端相隔太近以至于无法为它们找到辐射通量足够大且照射区互不重叠的LED灯组合时，就将这两个或几个移动终端合为一组，使它们共用一组与之通信的屋顶LED灯，这一组灯的直接视距照射区域包含了这几个位置临近的地面移动终端且该直接视距照射范围与所有其它有通信指向的灯的直接照射范围均互不重叠。需要指出，仅用于照明的光通量(或光功率)对通信没有贡献，而用于通信的光通量(或光功率)既对通信有贡献，也对照明有贡献。使通信功率集中指向各移动终端所在位置的局部区域，并且使这种指向始终能跟踪各可移动终端所在位置，亦即使通信功率具有对终端位置的适应性，始终只保证各终端所在局部区域有足够的通信性能，可以显著节省消耗在通信部分的光功率，达到节能目的。当存在两个或两个以上可移动终端时，根据所感知的全部移动终端的当前位置进行优化分组，即把屋顶LED灯按移动终端位置情况划分成若干分组，分组数目不超过终端数，每组内的LED灯与一个或多个移动终端进行动态关联，优化的原则是保证正常通信的同时降低设备总功耗而不影响室内其他区域的照明。为了保证屋顶LED灯与地面移动终端间的通信既具有足够高的通信速率又有足够低的误比特率，就必须让发送方具有足够高的功率。对于下行通信，由于每个LED灯的功率限制及移动终端位置的可变性，为了维持正常通信，需要有足够数量的屋顶灯向对应的移动终端发射同一信号；而对于上行通信，则因为地面可移动终端的发送功率有限且不适宜使用激光(使用激光可能伤害人眼)、需要使上行通信光束呈一定发散状，因此也需要将若干多个感光元件产生的电信号合并，产生足够的电流，才能识别出该上行信号。利用光线上下行传播的对称性，使一组灯和一组移动终端的对应关系对于上下行是相同的，这样既有其物理基础，又有利于简化设备实现的难度。从节省能量的角度，一个组内的LED灯数目不能太多，太多了既浪费能量，又可能导致不属于本组的其他地面移动终端没有足够的屋顶灯与其通信。因此需要根据当前所有地面移动终端的数量及所处的位置情况，对屋顶LED灯与地面移动终端间的分组进行优化。在一个组内的移动终端数，最少只有一个，最多包括全部终端。当移动终端数量较少且互相有较大距离时，可以做到每组只有一个移动终端；当所有的移动终端集结于一处时，这些终端只能属于同一个组。当存在两个或两个以上通信分组时，不同组的通信可同时进行；下行通信时同组内的LED灯同时向该组内的终端发送相同的信号，此信号要么是广播给组内所有移动终端，要么仅仅是单播给其中一个移动终端；上行通信时，同组内若存在多个移动终端，则同时只能有一个移动终端发送信号，不同移动终端按时分复用方式发送上行信号，针对不同移动终端发送的上行信息，由接收到该移动终端信号最强的一个屋顶灯的通信处理单元转发给主处理器；各组LED灯和与其关联的移动终端之间的通信内容可以不同。众所周知，通信链路质量主要受接收端所收到信号的信噪比影响，信噪比越大，就能获得更高的通信速率或者在通信速率不变的条件下获得更低的误比特率。在光通信设备中，接收信号主要源自直接视距传播，由于所有的屋顶LED灯珠发光的中心对称轴通常垂直指向地面，从最有效地接收信号角度，每个移动终端的感光面最好能平行于地面(或使该移动终端感光面的法向垂直于地面)，不过根据实际所用终端设备类型的不同及使用者习惯的影响，各移动终端感光部件的取向会偏离垂直方向。可能存在多种分组方案，在满足各移动终端的通信需求的条件下，按照总功耗最低的目标选取最优的分组方案。分组数最少可能只有一组，此时又有两种可能，一是室内仅一个移动终端，二是存在两个以上移动终端但因为它们靠得太近或虽然不靠近但因各终端的感光部件指向的区域有较明显重叠等原因使得与不同终端通信的屋顶灯不得不有交集，此时所有的移动终端归入一组；分组数最多与地面移动终端数相等，此时每个移动终端都有不同的灯与之关联构成一个组。当存在多个分组时，由于各组内的屋顶灯及移动终端互不相同，分组时已保证了各组间的信号无论是上行还是下行都互不干扰，因此不同组的通信可以同时进行。对于每个分组，其通信分为上行和下行，在下行通信时，该组内所有的屋顶LED灯在同一时刻发出的信号是相同的；而在上行通信时，若该组存在两个或两个以上移动终端，则同一时刻只能有一个终端发送信号，不同的终端需要以时分复用的方式交替发送，针对不同终端发送的上行信息，尽管可能有多个屋顶灯的上行通信接收单元能正确接收该终端所发送的信息，从提高可靠性的原则出发，由接收到该终端信号最强的一个屋顶灯的通信处理单元转发给主处理器。众所周知的时分复用方式有轮询方式、随机竞争方式、轮询与随机竞争相结合的点协调方式等。还需要说明，当存在多个屋顶灯与移动终端的分组时，由于同时存在各分组的屋顶LED灯与该组内的移动终端之间的双向通信，若各屋顶灯与主处理器间采用星形连接，则该组的通信数据可以立即被转发到别的分组或外网；而若各屋顶灯与主处理器间采用总线连接，则各组的上行通信数据还需经过缓存，等待主处理器逐一提取然后转发给别的分组或转发至外网。在分组完成后，可能有一些灯不属于任何分组，它们只需起照明作用。也可能有终端无法找到分组，因为它的通信需求无法满足。优化分组问题用数学模型表示，包括目标函数和约束条件两大部分。目标函数是所有屋顶灯的功耗之和，也可以是所有屋顶灯的所产生的光通量之和，因为它们成正比，所以这两个目标是等价的。约束条件包括三方面：一是照明需求所产生的约束，这是房间内需要处处得到满足的条件；二是通信需求产生的约束条件，一般情况下至少包括通信速率和误比特率两种需求所对应的约束；三是无干扰约束，即任何一个分组的发送信号不干扰属于其他分组的接收者(实际上是对其他分组的接收者产生的干扰可以忽略)。在移动终端数量比较大时，精确求解优化分组问题有很高的计算复杂度，难以实现实时决策。对于居家条件，一般不会出现移动终端数较大的情况；而若在公共场合，则需要考虑移动终端数较大的情况下的优化分组求解问题，为达到实时决策目的，可以牺牲精度，换取决策速度的提高。各LED灯含有至少一个灯珠、一个驱动控制单元、一个感光单元、一个上行通信接收模块和通信处理单元，驱动控制单元接收通信处理单元的波形参数及通信数据以控制LED的电流波形从而实现下行通信；通信处理单元除了与所属LED灯的驱动控制单元相连接、向其传送控制指令或下行信息外，还与上行通信接收模块、主处理器相联，以进行上行或下行信息的处理；不同LED灯的通信处理单元间通过信号电缆以总线或以星型方式与主处理器相联，以进行快速双向数据传输。LED灯作为光通信设备的一部分，其作用是信息的转发。它的转发有两种类型，一是在室内不同可移动终端之间进行信息转发，二是在室内可移动终端与外网之间信息的转发。无论是不同移动终端之间信息的转发，还是室内移动终端与外网之间信息的转发，都需要双向转发，因此LED灯与地面移动终端之间需要双工通信。LED与地面移动终端之间的双工通信分为下行和上行。下行是指屋顶LED灯发、地面移动终端收的通信，上行则指地面移动终端发、屋顶LED灯收的通信。为了使每个屋顶LED灯有信号发送功能，它至少包含有一个LED灯珠，一个LED灯内的灯珠数量与每个灯珠的功率大小、体积有关，通常，一个LED灯的所有灯珠采用简单的串联方法，从而流过每个灯珠的电流相同。由于每个LED灯要承担照明和通信双重功能，且这种功能可按需要动态调整，因此每个LED灯具有单独的驱动控制单元，驱动控制单元的主要作用是根据要传输的信息控制流过每个灯珠的电流，达到下行信号调制的目的；驱动控制单元还要能调整照明和通信所占功率的比例，这需要接收外部指令并根据指令内容改变驱动控制参数的值，使LED灯的电流具有指定的波形。因此LED灯内设有一个通信处理单元，通信处理单元的功能之一是将下行通信数据及驱动控制参数输送给驱动控制单元，使驱动控制单元以指定方式发送下行通信的数据。屋顶LED灯还要有上行通信功能，因此在每个LED灯内，在LED灯珠间隙内嵌入一些感光元件，用于接收上行通信的信号，这些感光元件接收到的信号经上行通信接收模块处理后变换成数字信号，由该灯的通信处理单元处理，因此通信处理单元的功能之二是对上行通信处理模块送来的数字信号进行处理，对其进行封装、转发等操作。通信处理单元是上下行信息的中转站，对于外网进来的信息，需要从主处理器传输到LED灯内的通信处理单元，再经下行传输到移动终端；对于移动终端发往外网的信息，通信处理单元需要将其送至主处理器，再由主处理器发送到外网。因此，每个屋顶LED灯内的通信处理单元需要与主处理器进行双向数据传输。由于距离近，选择总线方式或者星形方式将主处理器与所有屋顶LED灯的通信处理单元进行有线连接。采用总线方式相连时，连接较方便，屋顶LED灯的数量限制不严格，但在灯的数量较多时各通信处理单元与主处理器之间的信息传输速率会明显降低；采用星形连接，在屋顶LED灯的数量较少时，采用多核、多端口的中央处理器主板结构，可实现不同端口信息的真正并行传输，可以大大提高传输速率，但这种方式支持的屋顶灯数量较小，接线也不方便。每个移动终端周期性地、按统一功率发出含有其唯一身份标识的测试信号，每个收到该测试信号的LED灯的上行通信接收模块向该灯的通信处理单元报告信号强度，每个LED灯的通信处理单元维持一张终端信号强度表，记录该灯的上行通信接收单元检测到的各移动终端所发最新测试信号的强度，待收到主处理器指示要求每个灯传送终端信号强度表的指令时，传送该表。为了让设备的主处理器掌握各移动终端的最新位置，以便及时调整屋顶灯与移动终端的分组，需要利用已建立的光通信设备周期性地对各移动终端位置进行测量。本发明所涉及的光通信设备，其屋顶LED灯内安装有感光元件，用于接收地面移动终端发出的信号，该信号的强度可以由上行通信处理单元测出。对移动终端位置的测量原理基于点光源所发射信号在直线传播过程中的损耗完全决定于传播距离，反过来，根据已知的信号发送功率和接收装置测量到的接收信号功率能够确定点光源与接收装置之间的距离。当地面存在不止一个可移动终端时，每个终端所发出的测试信号需要包含能唯一表示该终端身份的标识，这样，接收方才能区分出该信号由哪个终端发出并测出来自该终端的信号强度并将其记录在终端信号强度表中。每个屋顶LED灯可能探测到不止一个终端发出的测试信号，每个屋顶灯的通信处理单元需要维持一张表，将该屋顶LED灯探测到的每个移动终端发出的测试信号强度。一般，由测量电路探测到的信号强度是个可连续取值的模拟量，该模拟量经数/模变换后，变换成数字量，就可以进行存储并作进一步的处理。为了使每个屋顶灯能无遗漏地记录所收到的来自该灯通信范围内的每个可移动终端的信号的强度，每个终端发送测试信号的频率或相位不能完全相同，否则会导致上行通信处理单元无法识别出信号。避免出现这种情况的方法是每个移动终端发送测试信号的重复频率中包含一个可随机改变的修正量，这样可以避免发生两个终端长时间处于同时发送测试信号的情况。每个屋顶LED灯维持的终端信号强度表，其用途是供主处理器检测是否有终端位置发生了明显变化进而需要对屋顶灯和移动终端进行重新优化分组。因此主处理器会定期发出指令，指示每个LED灯的通信处理单元上传其所维持的最新终端信号强度表，依据所有屋顶灯所上传的终端信号强度表，可以得出所有移动终端的位置情况，决定是否需要重新分组，如果需要重新分组，则按本发明的优化分组方法重新对屋顶LED灯和移动终端进行分组。当存在两个或两个以上可移动终端时，当任何一个移动终端的位置发生明显移动以致该移动终端和与其关联的LED分组的通信不能继续保证时，则由该组内选一个通信处理单元向主处理器发出重新关联请求，要求重新进行LED灯优化分组，主处理器收到该重新关联请求后，向所有灯广播一条指令，指示每个灯上传其维持的终端信号强度表，待收集齐所有灯的终端信号强度表后，对LED灯进行优化分组，确定各灯所属分组及其所关联的移动终端，然后将分组关联结果广播给每个屋顶LED灯的通信处理单元。当存在两个或两个以上移动终端时，设备会根据它们各自现在所处位置将这些终端划分到若干个组。任何一个终端的移动，都可能导致原分组方法不能继续保持每个终端和与其关联的屋顶LED灯间的正常双向通信。如果一个终端的移动量较小，既不会影响该终端本身和目前与该终端关联的屋顶LED灯间的双向通信，也不干扰或影响现有任何其它一个分组内的移动终端与屋顶LED灯间的双向通信，则不需改变现有各移动终端和屋顶LED灯的关联关系；如果一个终端的移动量足够大，则现有与该终端关联的屋顶LED灯中，至少有一个能通过其上行通信接收模块检测到来自该移动终端的测试信号的强度已低于维持正常通信所需的门槛值，使得现有关联分组方法已不能保证所有可移动终端的双向通信需要，需要立即向主处理器发出重建分组关联的请求，重新对所有屋顶LED灯和所有移动终端进行分组，确定每个组内包含哪些屋顶LED灯及移动终端，亦即建立屋顶LED灯与移动终端的分组关联。当一个分组中检测到原来被关联的终端的信号强度即将或已经低于最低门槛的屋顶LED灯只有一个时，就由该屋顶LED灯的通信处理单元向主处理器发出重建关联请求的申请；如果同时检测到该移动终端因移动幅度大而致使其上行通信接收单元收到的信号低于最低门槛的现与该终端关联的屋顶LED灯的数量不止一个，则从这些屋顶LED灯中随机选一个，由所选的屋顶LED灯的通信处理单元向主处理器发出重新关联请求。主处理器收到来自任何一个通信处理单元的重新关联请求后，向所有屋顶LED灯的通信处理单元广播一条指令，指示各通信处理单元上传其所维持的最新终端信号强度表。主处理器收齐所有屋顶LED灯所含通信处理单元的终端信号强度表后，算出新的分组方法，确定每个移动终端所属分组以及该组内的屋顶LED灯。当主处理器同时收到多个重新关联请求时，只执行一次重建分组关联程序，忽略多余的重新关联请求。当只有一个移动终端时，设备中实际上只有一个组，组内只有唯一移动终端和一些经过优选的与之通信的屋顶LED灯，组内所包含的与该移动终端通信的屋顶LED灯需要随该移动终端的位置改变而动态调整，此时，当原来与该终端通信的任何一个屋顶灯检测到所接收到的来自该移动终端的信号太弱、以致该灯不能继续与该唯一移动终端继续通信时，该屋顶LED灯的通信处理单元将向主处理器发出请求，重新优化选择与该唯一移动终端通信的屋顶LED灯组合。主处理器根据所汇总的各灯的通信处理单元提交的终端信号强度表，为每个移动终端确定其与该终端关联的LED灯及该组的其他终端。主处理器设定一个信号强度门槛G，并按随机顺序为每个终端编号，然后依终端编号顺序为每个移动终端找出所有接收该移动终端信号强度大于G的灯并将这些灯纳入与该移动终端关联的组，然后对新纳入该组的每个灯，查找其终端信号强度表，把该灯所接收信号强度大于G的其它终端纳入该组，然后对新纳入的终端，将接收该新纳入终端信号强度大于G的所有灯也纳入该组，如此重复，直到无新的成员可加入，保存此组的关联关系表；对其他尚未确定关联关系的移动终端重复上述关联过程，直到所有终端都确定了关联的分组或所有的灯已确定了所属分组。关联过程完成后，如果有无法与移动终端关联的灯，则该灯所发的光仅供照明；如果有终端未能找到关联的灯，则该灯处于一个不利位置，暂时不能进行可见光通信。为避免有移动终端长期无法通信，设备每隔一定时间就对LED灯与移动终端的关联关系更新一次。这里要求保护的是一种根据屋顶LED灯接收到的由地面移动终端所发送信号的强度来对屋顶LED灯和地面移动终端进行分组关联的方法。每个通信处理单元向主处理器提交的终端信号强度表内列出了该通信处理单元所属LED灯的上行通信接收单元接收到的信号强度大于最低门槛G的来自任何一个移动终端的身份标识及信号强度，该表中的一条记录就对应一个能与该屋顶LED灯进行正常上行通信的一个移动终端。根据光线直线传播特性，结合屋顶灯内LED灯珠和感光元件的紧密交替分布特性，该屋顶LED灯与记录中所指的移动终端在下行方向也能正常通信；该屋顶LED灯与表中未列出的其它移动终端则无法正常通信且不会对任何在该灯的接收信号强度表中未列出的或者虽然列出但接收信号强度低于G的移动终端与其他屋顶灯之间的通信产生干扰。本方案将所有参与可见光通信的LED灯和移动终端划分成若干组，任何两个不同的组都没有共同的成员，每一组包含至少一个屋顶LED灯及至少一个移动终端，尤其要强调的是：在每个移动终端都以相同功率发送带自身身份标识的测试信号的前提下，如果一个移动终端所发出的信号能被两个以上屋顶LED灯的上行通信接收单元正确接收即这些灯内的上行通信接收单元所接收的来自该同一个移动终端发出的信号强度都高于最低门槛值G，则这些灯都与该移动终端属于同一组；另一方面，如果同一个屋顶LED灯的上行通信接收单元能接收到来自两个或两个以上不同移动终端的强度大于最低门槛的信号，则这些移动终端与该屋顶LED灯属于同一组。因此将设备中的所有屋顶LED灯和地面移动终端进行分组即建立收发设备间的双向关联后，既有效抑制了在进行上行通信时不同组间的相互干扰，又有效抑制了在进行下行通信时不同组间的相互干扰，从而使得不同组的通信无论是上行还是下行均可同时进行。需要进一步说明，在同一组内，由于屋顶LED灯和地面可移动装置均有相互分离的发送和接收电路，如果各自都还有上、下行分离的信号处理电路及处理单元，则可实现上、下行全双工通信；若有两个或两个以上移动终端，每一个组内同时只能有一个移动终端进行上行信号的发送，而下行则总是让同组内所有的LED灯发送相同的信号，不过，为了节约能耗，同组内的不同灯在同一时刻可以采用不同的信号幅度亦即使用不同的发射功率同时发送相同的信号，在同一时刻，下行信息的接收对象要么是指定的一个组内终端，要么是组内的全部终端。任何时刻都可能存在一些屋顶LED灯不属于任何一个有移动终端与之关联的组，这些屋顶LED灯构成一个特殊集合，这个集合中的成员暂时仅起照明作用，但是随着某个或某些移动终端的移动，这个集合的成员会呈现动态变化，随着分组关联关系的刷新，既可能有成员从这个集合退出而被选入某个(通信)组，也有可能原本在某个(通信)组的成员退出原所在组后暂时无终端可与其通信而加入这个特殊集合。具体的，如图3所示，光通信设备包括N个LED灯和主处理器，与光通信设备进行通信的有M个移动终端。图中，每个LED灯均由通信处理单元、驱动单元、上行通信接收单元、上行缓存构成。其中通信处理单元与驱动单元单向连通，表示通信处理单元可以将信号波形控制参数或者要传输的数据传达给驱动单元；通信处理单元与上行通信接收单元有两种单向连线，一种用于传达通信处理单元发给上行通信接收单元的控制指令，一种用于上行通信接收单元将通信数据上传到通信处理单元；通信处理单元与上行缓存单向连接，表示通信处理单元将要上传给主处理器的通信数据先放入上行缓存，由主处理器从各LED灯的上行缓存择机提取。所有LED灯与主处理器通过双向总线进行双向连接，主处理器发出的指令或数据可直接传达到每个屋顶LED灯内的通信处理单元，但是每个LED灯内的通信处理单元上传的数据需都要经过上行缓存才能连接到总线，以避免冲突。若各LED灯与主处理器间采用星形连接，则无需上行缓存。每个屋顶LED灯还含有LED灯珠组成的发光阵列和感光元件组成的接收阵列。LED灯珠与感光元件分别与LED灯驱动电路及上行通信接收单元连接，且LED灯珠与感光元件在空间上交错排列，使得屋顶LED灯的发射光线和接收光线的传播范围保持一致，从而保证上下行通信传输特性一致。地面移动终端硬件部分主要含有发光原件(LED灯珠)、感光元件、接口电路和微处理器。类似地，地面移动终端的发光原件和感光元件也在空间上紧密交错排列，使得其发射光线和接收光线的传播范围一致，从而保证其上下行信道传输特性一致。接口电路包括发送接口和接收接口，分别用于产生上行通信信号和处理收到的下行通信信号。微处理器则既是数据处理的核心部件，也是产生上行数据通信的源泉和指挥中心。光通信设备中，通信处理单元的核心是一个处理能力较强的微处理器；驱动单元包含数字部分和模拟部分，数字部分承担控制信号译码与数字信号子载波调制功能，模拟部分则包括交流直流变换、电流调节及LED驱动；上行通信接收单元包括聚光器(可与下行的光学准直共用透镜或抛物面反光镜)、光电管、带自动增益控制的放大电路、数字信号处理部分，其中光电管与发光LED阵列交错分布且在不同高度的水平面上，避免了发射信号对接收的干扰；上行缓存用于暂存通信处理单元需要通过与其它屋顶LED灯共享的总线转发给主处理器的数据，使得通信处理单元有数据要发送而总线又被其它灯的上行数据传输占用时，在缓存中排队等候。移动终端包含发送模块、接收模块和数字信号处理模块。其中发送模块包括LED驱动(含数字调制)、LED灯珠、准直透镜或抛物面反射镜(可与接受模块共用)；接收模块包括准直透镜或抛物面反射镜、光电管、具有自动增益控制的放大电路、数字信号解调电路；数字信号处理部分则兼具信号处理及数据存储、数据生产即用户使用终端产生的信息流。LED灯的上行通信接收单元所接收到的来自每个移动终端的信号，其强度通过感光元件上产生的光电流的幅度予以测量，该幅度值经数/模转换可用数字量表示。该值进一步还被用于信号放大电路的放大倍数调整，使得放大后的脉冲信号幅度在数字逻辑电路的正常范围。本发明涉及到多个采用可见光通信的装备构成通信网，具体实施时需要在网络协议的物理层和数据链路层实现本发明所中需要保护的方法。物理层除了提供设备硬件，还包括设备状态检测与设置及设备驱动的基本功能程序。数据链路层的功能模块主要有逻辑链路控制、数据组帧、错误检测与重传、MAC地址与物理标识的映射、冲突避免等。网络协议栈中其它层次的网络协议功能及本层次的不涉及本发明实质内容的功能，均可按有关国家标准或国际标准实现或移植。按照本发明的实质思想所设计的数据链路层协议，实施时需要按网络通信协议的国际或国家标准所规定的网络层协议(IP协议)的功能，提供所需要的信息封装格式和逻辑功能，按照软件工程中自上而下的设计原则，完成本发明所涉及的数据链路层软件设计。需要强调，不管通信协议软件的具体设计如何实施，只要包含了本发明中的核心思想，尤其是包括将多个灯均匀分布于天花板、各灯信号波形分别控制、将所有灯与移动终端进行分组关联、使不同组的通信同时进行、定期检测各移动终端位置使分组适应于终端位置变化等思想，都属于本发明保护的范围。图4是室内光通信设备的屋顶LED灯与地面移动终端根据当前地面各移动终端的位置进行分组的一个例子。图4中，地面有两个移动终端M1和M2，屋顶则按均匀分布安装着16个LED灯(内含感光元件及进行双向可见光通信的必要电路)L1，L2，…，L16。按照分组或建立关联关系的优化原则，M1与位于其正上方的L3及L2、L7属于一组，而M2则与其正上方的L13及L9、L14属于一组。分组结果之所以如此，是因为M1按指定功率所发出的测试信号仅能被L2、L3及L7有效接收，即只有L2、L3及L7这三个屋顶LED灯的接收信号强度表中含有表明接收到来自M1的信号强度超过最低门槛G，所有其它灯的接收信号强度表中，来自M1的信号强度都低于G。类似地，L13及L9、L14的接收信号强度表中都只有一条接收信号强度高于G的记录，他们都来自移动终端M2。按上述分组方法，两个终端分属于两个不同的组，这两个组的通信互不干扰，可同时进行。在这个例子中，其余暂时未与地面移动终端关联的10个灯只起照明作用。如果地面移动终端的位置发生改变，则各屋顶LED灯的接收信号强度表会有相应改变，设备中的主处理器将执行优化分组计算的程序，分组的结果将随地面移动终端的位置变化而作相应调整。倘若M2不动而M1在现位置上沿远离M2的方向移动到墙角，则重新分组的结果仍然是分两组，M2所属分组不变，而M1所关联的分组中包含的屋顶灯将是L3，L4，L8；倘若M2不动而M1移动到与M2非常临近，则设备中只有一个通信组，两个移动终端都与此组关联，而被关联的屋顶灯是L13及L9、L14，其余13个灯就只起照明作用。还要说明，由于有两个移动终端与同一组关联，上行通信时，同一时刻这两个移动终端只有一个可以发送上行信号；由于这两个移动终端非常临近，它们所发送信号的最强接收者恰好是同一个屋顶灯L13，因此它们发送的上行数据都由L13的通信处理单元转发。为使画面更清楚，图中并未画出屋顶LED灯及地面移动终端的内部结构及主处理器，它们是始终存在的。图5是主处理器采用的一种对屋顶LED灯和地面移动终端进行分组关联方法的实例。M是地面移动终端总数，N是屋顶LED灯的数量，G是根据正常上行通信需要而设定的一个屋顶LED灯内的接收装置能正常识别所接收来自地面移动终端所发送的信号强度的最低门槛。在开始分组前，按随机顺序对所有终端编号，亦即用数组ID存储各终端标识即ID[n]是编号为n的终端的标识，每次重新进行分组时，对ID数组内所存储的各终端标识的顺序作一次随机调整；并收集齐所有屋顶LED灯的最新接收信号强度表。ng在分组程序运行过程中表示分组编号，从1开始；而分组过程完成时，它存储的是组数，其取值范围是大于等于1而小于等于M；数组R用于记录每个终端是否已关联，R[i]为0表示编号为i的终端尚未关联(即尚未确定其属于哪个组)，R[i]为1则表示编号为i的终端已确定其所属分组。初始时，R赋初始值全为0，表示所有终端都未关联。“i←1”表示为变量i赋值1。接下来的过程是先确定编号为1的终端所属的组，为此，检查每个屋顶灯的接收信号强度表，将所有接收到来自编号为1的地面移动终端的信号强度大于等于G的屋顶灯纳入编号为1的地面移动终端所属的组；在此基础上，对每个已纳入编号为1的地面移动终端所属组的屋顶LED灯，检查其接收信号强度表，将该灯所接受信号强度大于等于G的所有其它移动终端也纳入编号为1的移动终端所属的组，并将这些终端标记为已关联。然后按编号递增顺序，寻找下一个尚未被关联(即确定所属组)的移动终端，重复上述确定该移动终端所关联的屋顶灯及同组移动终端的过程。此过程不断重复，直到所有移动终端都被确定所属分组为止。完成分组关联后，主处理器将分组数、每个组内的所有屋顶LED灯的标识、每个组内的所有移动终端、每个移动终端所发信号的最强接收者等信息通过总线广播，使每个屋顶LED灯的通信处理单元获知分组关联结果。在光通信设备实际应用过程中，光通信设备的节能效果十分明显，以下对光通信设备的节能效果作详细阐述。设一个长5米、宽5米、高3米的房间，桌面高度1米。用14400个额定功率20毫瓦、中心照度0.73坎德拉的灯珠作为照明和通信用，每个灯的半功率角为60度；相应接收装置的视角为120度，其聚光镜的折射系数为1.5，光电管的有效感光面积为1平方厘米，朗伯指数为1，光电转换响应系数为0.4安培/瓦,噪声功率密度为10-21瓦/赫兹，调制方式采用4进制子载波脉冲位置调制，在这种调制方式中，一个符号周期分为4个时隙，其中有一个时隙用于传送具有约定频率的脉冲序列，该时隙的编号或位置表达了符号所代表的信息(4进制情况下每个符号含2位信息)，该脉冲序列的电流波峰值记为ci,电流波谷值记为ai,其余时隙输出一个恒定电流值，记为bi，i是屋顶灯的编号，ci与ai之差决定了通信功率，而一个符号周期的电流平均值决定了总的能耗及照明亮度。照明亮度要求为400流明；在这种条件下，如果要求通信速率为1Mbps而误比特率不超过10-6，则要求接收装置所接收的通信光功率不低于-2.3dBmW，由于可见光通信设备的能耗主要由屋顶LED灯在照明及下行通信时产生，因此本例子中仅考虑下行通信的能耗。如果不采用本发明所述的具有位置适应性的各灯电流波形优化，则需要保证整个房间地面每个测试地点有足够的照明和通信功率。屋顶灯的布局对设备的能耗有重要影响。在不考虑移动终端位置适应性的情况下，选取3种布局方案进行对比，它们是A：4个屋顶灯，每灯含3600个灯珠，灯珠间的纵横间距均为1厘米，4个方形屋顶灯置于靠近墙角处；B：所有灯珠置于1个屋顶灯内，纵横向都以均匀间距4.16厘米排列，灯珠均匀布满整个天花板；C：将所有灯珠划分成100等分，置于100个不同的屋顶LED灯内，每个灯内含144个灯珠，纵横向均以4.16厘米间隔均匀分布，也是恰好布满整个天花板。根据所给条件，对设备建立数学模型，其中目标函数是使设备照明及下行通信总功耗最小，约束条件是同时保证照明和处处可正常通信，然后运用线性规划方法，对上述未采用位置适应性的三种方案的每个灯的波形参数进行优化，得到各方案的最低能耗，并与采用固定信号波形的情形对比，然后算出各自的节能效率，见表1。表1.不考虑终端位置适应性的三种方案的节能效率对比方案ABC节能效率27％38％57％可见，在不考虑移动终端位置适应性的各种方案中，方案C节能效果最好。将屋顶LED灯珠划分到较多数量的灯中，对每个灯进行波形参数的优化，有明显的节能效果。而在采用适应于移动终端位置的可见光通信设备中，由于可以通过让每个移动终端发送含自身标识信息的测试信号，使屋顶灯可以测得终端的位置，因此可以做到只保证终端所在位置小范围内的接收装置获得足够通信功率而其它地点的通信无需保障，这样在进行每个灯的波形参数优化时，由通信条件限制所需的约束条件被放宽，从而进一步降低设备的总功耗。作为一个考虑移动终端位置适应性的波形优化简单实例，紧接上面的方案C，采用与其完全一样的屋顶灯布局和终端，房间内仅有一个移动终端，考虑将该终端置于三个典型不同位置时，设备保证房间内地面或桌面所有地点的照明，但仅保障移动终端所在单个地点的通信质量，据此对所有灯的波形参数进行优化，得到不同地点的最低能耗。三种典型地点是：①墙角，②靠近任一墙的中点，③地面正中央。表2是采用适应于移动终端位置的设备中，终端在不同位置时的节能效率对比。表2.考虑终端位置适应性时终端位置对节能效率的影响从表2的结果可知，采用本发明的具有终端位置适应性的设备节能效率可以进一步提高，而且节能效率受终端所在位置的影响不大。需要强调，表2中的节能效率仍是按实际总能耗与所有灯采用固定波形时的总能耗对比算出的，尽管它们与表1中的方案C相比节能效率只提高了不到4个百分点，但由于这里的比值是用了所有灯都采用固定波形时的总能耗作分母，如果将这个分母换做表1中方案C的能耗，则采用本发明中的具有位置适应性的波形参数优化，相对于未采取终端位置适应性的设备，节能效率可提高10％左右。由于本实施例中每个LED灯珠的半功率角取为60度，接收装置的视角为120度，这是光束比较散的情形，若将它们都缩小，则可以使发送和接收的光束更集中，从而可进一步提高本发明所采用的适应于移动终端位置变化的室内可见光通信设备的节能效率。还要说明，采取本发明中对终端位置适应性的波形参数优化，所节省的能量主要源于有相当一部分屋顶灯不需发射通信信号，因此有益于降低通信干扰、减少信息被窃听的可能性。实例中所列数据均保证了灯光对地面有足够照明，如果在白天，不需要照明时，节能效率还可显著降低。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页1 2 3