本申请要求于2016年4月1日提交的题为“techniquesforopticalwirelesscommunication”的第15/088,897号美国专利申请的权益，其要求于2015年12月29日提交的题为“techniquesforopticalwirelesscommunication”的第62/272,218号美国专利申请的临时权益，其全部内容明确地并入本文。
背景技术：
无线通信是不通过电导体连接的两个或更多个点之间的信息传输。光通信是一种使用光携带信息的无线通信形式。光无线通信是一种光通信形式，其中，使用无导向的可见光、红外(ir)光或紫外(uv)光来携带通信信号。
复合光波形由两部分组成。更低频率时变振幅分量，其在由低帧速率照相机进行二次采样时导致混叠(alias)引起的闪烁或闪光(也称为“闪耀”)，这对于快速识别哪些光源是利用数据调制了的是有用的。以及使用可变脉冲位置调制(vppm)的高数据速率部分，其改变脉冲的占空比以生成更低频率时变振幅分量，同时经由脉冲位置调制(ppm)同时发送更高速率的数据。使用感兴趣区域二次采样，通过高帧速率照相机对这种高速率vppm波形进行奈奎斯特采样，以提取高速率数据。来自led光源的这种更高速率vppm数据传输相对于接收照相机是异步的；即，数据速率时序时钟在频率上接近，但它们在频率上不同步。如通常这种类型的异步通信(例如，rs-232)那样，数据分组的开始由起始帧定界符(sfd)来区分，其用于在相对较短数据分组的持续时间内建立准静止时序。
需要通过在支持更低频率振幅包络闪烁的同时启动更高速率vppm数据分组的适当解码来满足复合波形的需求。
附图说明
图1a至图1b示出光无线通信系统使用的示例性波形。
图2a至图2c示出结合照相机的示例性波形，这是由光无线通信系统接收到的波形的示例。
图3示出由光无线通信系统使用的波形的实施例。
图4a至图4b示出由帧到帧闪烁指示的调制光的示例，例如可以代表各种实施例。
图5示出光无线通信系统的示例性实施例。
图6示出光无线通信系统使用的示例性扫描过程。
图7示出roi扫描的示例性实施例。
图8示出图5的光无线通信系统使用的复合波形的示例性实施例。
图9示出复合波形的频谱以进一步说明信号的对偶性。
图10示出由帧到帧闪烁指示的调制光。
图11示出vppm比特定义的示例。
图12至图15示出示例性vppm脉冲图案。
图16示出示例性sfd定义。
图17示出强制sfd变换的示例。
图18示出嵌入随机数据序列中的sfd掩模的互相关性能的示例。
图19示出照相机引起的符号间干扰的实施例。
图20示出示例性采样相位。
图21示出其他示例性采样相位。
图22示出示例性移位寄存器。
图23示出移位寄存器原始adc样本的实施例。
图24示出1/3占空比sfd的示例性直方图。
图25示出基于“硬判决”处理的示例性实施方式。
图26示出sfd类型和数据比特类型的混合。
图27示出采样频移开关键控的示例性实施例。
图28示出存储介质的实施例。
图29示出计算架构的实施例。
图30示出通信架构的实施例。
具体实施方式
各种实施例总体涉及用于改进的光无线通信技术的装置、系统和方法。各种实施例通过使用复合波形实现例如发光二极管的信号发射机与例如照相机的信号接收机之间的更高效的光无线通信。各种实施例使得复合波形的第一分量能够指示利用数据调制复合波形的第二分量。各种实施例使得复合波形的第一分量能够由在低频率(例如，1至1000hz)下操作的信号接收机解码。各种实施例使得复合波形的第二分量能够由在高频率(例如，1至1000khz)下操作的信号接收机解码。
在一些实施例中，复合波形的第一分量可以包括更低频率时变振幅分量，以使得能够快速识别利用数据调制的信号源。在各种实施例中，复合波形的第二分量可以包括更高频率脉冲位置调制分量以实现高速率数据通信。在各种这样的实施例中，更高频率脉冲位置调制分量可以使用可变脉冲位置调制(vppm)来改变脉冲的占空比以生成更低频率时变振幅分量。
本文描述的协议的各种实施例可以结合随机接入网络、在免授权频带中操作的网络和/或根据一个或多个标准(例如电气和电子工程师协会(ieee)802.11、802.15和/或802.11ay标准)操作的网络来使用。
各种实施例可以包括一个或多个要素。要素可以包括布置为执行某些操作的任何结构。根据给定的设计参数或性能约束集合的需要，每个要素都可以被实施为硬件、软件或其任何组合。尽管举例来说，可以用特定拓扑中的有限数量的要素来描述实施例，但是该实施例可以根据给定实施方式的需要在替代拓扑中包括更多或更少的要素。值得注意的是，对“一个实施例”或“实施例”的任何引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。说明书中各处出现的短语“在一个实施例中”、“在一些实施例中”和“在各种实施例中”并不一定都指同一实施例。
图1a示出由光无线通信系统传输的波形的示例。在光无线通信中，生成可见光的信号源(例如，led)可以脉冲地开启和关闭以发送数据。脉动速率可以是人可以看到或不能看到的速率。当光的脉动频率超过人眼的闪烁感知频率时，人只能看到信号源的平均光强度。从图1b中可以看出，如果以超过闪烁感知频率的频率改变脉动的占空比，则信号源看起来像是按比例改变平均强度。
图2a示出由光无线通信系统接收到的波形的示例。当由信号接收机(例如，照相机)而不是人眼观看时，可以应用相同的原理，并且可以通过设定照相机曝光器积分时间来进行控制。当曝光时间较长时，照相机可能只响应低频闪烁。然而，当曝光时间足够短时，照相机可以响应各高速率脉冲。该技术可以实现使用复合波形。复合波形可以包括第一和第二分量。第一分量可以识别是否利用数据调制第二分量。这可以提高光无线通信系统的效率。
一般而言，照相机在处理完整像素帧时具有相对较低的帧速率(例如，-30帧每秒(fps))，其设定在该模式下操作的照相机的奈奎斯特采样速率。在一些实施例中，低帧速率可以解码复合波形的第一分量。然而，通过处理被称为感兴趣区域(roi)的像素的子集，照相机可以显著增加帧速率，使得所得到的奈奎斯特采样速率足够高以能够单独解码复合波形的第二分量。在一些实施例中，第二分量包括高速率数据脉冲。
参考图2b，两个照相机可以观察脉动光。第一照相机可以具有快速曝光器，使得它能够解码高速率脉冲。第二照相机可以具有慢曝光时间，使得它只能感知恒定强度的光。
当高速率脉冲占空比以周期方式在足够低的频率下变化时，第一照相机可能仍然只检测高速率脉冲，而第二照相机可以检测到光在更低频率下具有时变强度。
参考图2c，高速率脉冲可以使用脉冲位置调制(ppm)(被称为可变ppm)形式来编码数据，同时适应脉宽调制(pwm)。在一些实施例中，这可以使用曼彻斯特编码。
当脉冲出现在比特时间的前半部分中(例如，光开启)时，可以将其编码为一个逻辑电平。当脉冲出现在比特时间的后半部分中时，可以将其编码为另一逻辑电平。在一些实施例中，当与比特时间内的脉冲位置相比时，脉冲宽度可能不相关。
因此，在一些实施例中，具有足够长的曝光时间的照相机(或人眼)可以看到以更低频率闪烁的光。然而，在了解比特时序的情况下，具有足够短的曝光时间的照相机可以确定脉冲在比特时隙内的位置。在各种实施例中，然后，光无线通信系统可以由此做出比特判决。
参考图3，在一些实施例中，pwm引起的振幅波形的频率可以被调整为由人和慢速曝光都可见。在其他实施例中，波形可以被调整为仅由照相机可见。在其他这样的实施例中，pwm引起的闪烁可以被设定为略高于人类可观察到的频率。例如，如果pwm引起的闪烁频率为10hz，则人和照相机都可以看到闪烁。然而，当闪烁频率为105hz频率时，人无法看到闪烁，而照相机可能仍然通过称为二次采样混叠的过程检测到闪烁。
例如，使用30fps照相机，具有能够检测到105hz闪烁的足够短的曝光设定，通过以下公式将105hz混叠到15hz：
105-3*30＝105-90＝15hertz
图4a至图4b示出由帧到帧闪烁指示的调制光的示例，例如可以代表各种实施例。识别图像中调制光的能力对于部署可以利用感兴趣区域二次采样来解调调制光的照相机技术是至关重要的，因为其可以仅在确定roi已经开始二次采样之后。
本文描述的技术可以使得全帧照相机能够记录场景的短视频，然后通过观察哪些光看起来正在闪烁来确定哪些光是调制了的。然后，可以对闪烁的光执行roi二次采样。
如照相机所看到的，明显的闪烁可能是由于比照相机帧速率慢的闪烁频率，或者可能是由于由照相机产生的比人类闪烁感知频率更快地闪烁的光的二次采样混叠。
如上所述，复合波形包括两个部分。在一些实施例中，第一部分可以包括更低频率时变振幅分量，其在由低帧速率照相机二次采样时导致混叠引起的闪烁(即，闪光、闪耀)。在各种实施例中，闪烁可能对于快速识别哪些光源是利用数据调制了的是有用的。在一些实施例中，第二部分可以包括使用vppm的高数据速率部分，其可以改变脉冲的占空比以生成更低频率时变振幅分量，同时经由ppm同时发送高速率数据。使用roi二次采样，通过高帧速率照相机对这种高速率vppm波形进行奈奎斯特采样，以提取高速率数据。来自例如led的光源的这种更高速率vppm数据传输相对于接收照相机可能是异步的；即，数据速率时序时钟可以在频率上接近，但它们在频率上不同步。
数据分组的开始可以由起始帧定界符(sfd)来区分，其可以用于在相对较短数据分组的持续时间内建立准静止时序。如本文所述，sfd可以通过在支持更低频率振幅包络闪烁的同时启动更高速率vppm数据分组的适当解码来满足复合波形的需求。
图5示出光无线通信系统的示例性实施例。照相机可以安装在车辆上以便观察道路。沿着道路一侧可能会有led标牌，利用被称为“复合波形”的特殊波形来调制每个标志，这种波形可以同时发送数据和频率音调。频率音调用于向照相机指示利用数据调制视场中的哪个led标牌。照相机需要知道哪些led标志正在传输数据，因为照相机将使用像素数减少的“感兴趣区域”模式顺序扫描每个led标志，以在高帧速率扫描下提取数据消息。
图6提供关于扫描过程的更多细节。细节表明，在一些实施例中，汽车照相机最初以30fps的帧速率观察场景以识别哪些led标志是利用数据调制了的，然后在像素减少的感兴趣区域图像面积上以高得多的帧速率(例如，10kfps)扫描每个标志。
图7示出roi扫描的示例性实施例。图7的左侧部分中的图像示出全像素图像的实施例。图7的右侧部分中的图像示出像素数减少的“感兴趣区域”图像。由于图像转换时间可能与像素数量成比例，所以右侧缩小的图像比左侧的图像花费更少的时间来转换；因此，帧速率可以明显更高，从而提高系统的性能。
图8示出图5的光无线通信系统使用的复合波形的示例性实施例。复合波形可以包括两个部分：(i)vppm分量，其可以传输更高速率数据比特；和(ii)更低频率分量，其可以通过对ppm脉冲的占空比进行时变来生成。更低频率引起的波形可以用于指示利用数据调制led标志。在一些实施例中，通过调整单个照相机的曝光设定来检测两个部分。在其他实施例中，由分离的照相机检测每个部分。
图9示出复合波形的频谱以进一步说明信号的对偶性。图9的右下角示出可以与利用示例性30fps照相机对示例性125hz音调进行欠采样相关联的频谱混叠。在一些实施例中，这可以利用欠采样频移开关键控来完成，如下进行详细描述。最终结果事实为，当以30fps进行采样时，该示例性125hz音调变换为5hz的更低示例性频率信号。5hz混叠音调可以表现为5hz开关键控，这使感兴趣led光源看起来像是在闪烁。当从短视频中捕获为帧时，在图10中进行示出。
图11示出可以生成振幅调制的示例性vppm比特定义。注意，逻辑“0”和“1”可以有两个版本：2/3和1/3占空比。一个区别是脉冲在比特周期内的位置和脉冲的宽度。同样，脉冲在比特周期内的位置可以区分逻辑“0”和逻辑“1”。在一些实施例中，脉冲宽度的这种选择可以允许在使用为3的最小发射机比特率时钟过采样速率的同时生成am包络。参考图11，在一个比特的持续时间(即，一个比特时间)中表示出四个波形。如果脉冲位于比特时间左侧(1100)，则发送逻辑0。如果脉冲位于比特时间右侧(1110)，则发送逻辑1。根据生成am包络信号的需要，脉冲宽度为比特时间的2/3或比特时间的1/3。
图11中所示的脉冲可以通过打开和关闭光来对led光进行强度调制。脉动光可以由以每ppm比特周期提供4个视频帧的视频帧速率操作的照相机来观察(即，照相机帧速率是vppm比特率的四倍)。因此，图11示出2/3比特时间(可互换，比特周期)和1/3比特时间周期中每一个的逻辑0和1。
图12示出照相机记录ppm调制的led光的状态时的一个可能的采样相位。这里，选择第一1201和第四1204数据采样来表示传输的光学数据。图12表明，在本实施例中，对于所示的四个照相机采样时间，仅第一1201和第四1204采样将实现ppm数据的正确解码。该特定照相机采样相位的适当信号处理将保留第一1201和第四1204采样并丢弃第二1202和第三1203采样；然而，该规则仅适用于图12的特定应用。
图13示出一些替代的照相机采样相位。具体而言，图13示出与图12相同的vppm脉冲图案集合，但具有四个不同的照相机采样相位。这些相位是“缓慢”、“快速”、“左边界”和“右边界”。注意，上面两个照相机采样相位也会选择第一和第四采样以用于进行ppm比特解码，但是下面两个照相机采样相位将分别选择第二和第四以及第一和第三采样相位。
在某些公开的实施例中，ppm信号处理电路确定要保留哪些采样相位以及要丢弃哪些采样相位。这可以利用由参考图16描述的起始帧定界符(sfd)提供的信息来完成。
以下是根据本公开的一个实施例的对于一般vppm符号的最大行程长度的描述。图14示出根据各种公开实施例的比特图案“01”和“10”的可能的采样vppm脉冲序列。显而易见的是，没有电平变换的连续采样行程长度为六(一行6个1，或一行6个0)。图15示出对于极端采样相位，行程长度减小到5，但是它不会超过6个连续的采样值而没有电平变换。
图16示出根据各种实施例的sfd的示例性实施例。如图16所示，sfd可以是4比特周期长并且可以支持2/3和1/3占空比两者。在一个实施例中，sfd可以包括两个部分：三比特周期长的“非法字符”起始标志，后面是“逻辑符号”(即，2/3占空比的逻辑1和1/3占空比的逻辑0)。sfd的第一部分，即起始标志可以被称为“非法字符”，这是因为如前面对vppm所示，对于合法字符集合，决不会有为8的行程长度。因此，当观察到为8的行程长度时，可以确定起始标志是“即将通过”。在示例性实施方式中，可以使用sfd中的最后比特周期(逻辑符号)来确定下采样相位；也就是说，要保留哪些采样以及要丢弃哪些采样。
图17示出关于sfd的强制逻辑电平变换的示例。发生在比特边界上的这些逻辑变换可以用于测量符号间干扰(isi)。在一些实施例中，isi定义了光(如照相机所看到的)从一个逻辑电平变换到另一逻辑电平的快慢程度。这可能是必需的，以便确定在将脉冲位置调制解码为比特时选择四个采样相位中的哪一个。
图18示出嵌入随机数据序列中的sfd掩模的互相关性能的示例。在示出的实施例中，互相关峰值清楚可见。如本领域技术人员将理解的，可以通过若干不同的方法来提取峰值，其中一种技术将稍后在图25中示出。
现在将更详细地描述照相机积分时间引起的isi。照相机包括像素积分时间，可能更常称为曝光时间，其可以是像素暴露于光源的持续时间。当照相机曝光时间重叠逻辑电平变换时，结果是isi。这使得“比特图案”具有倾斜的边缘而不是尖锐的变换，如图19所示。在图19中，照相机曝光时间是比特时间的1/4。避免使用在变换边缘附近出现的照相机采样可以减少或消除这种isi，如下所述。在一些实施例中，在每比特四次采样下，可以选择不在符号边界附近的下采样相位。
图20示出，即使对于极端示例性采样相位，行程长度也决不会小于七(7)。在示出的实施例中，落在边界上的不确定样本示出为问号。参考图20，可以看出，照相机在变换边界上对sfd进行采样从而导致由于isi而位于高值和低值之间某处的模糊采样值的情况。但是，即使对于图20的设想情况，行程长度也不小于7，并且可能大到为9。图21示出根据本公开的不同实施例的一些可能的采样相位和从中可以确定下采样判决规则的所得比特图案。
在另一实施例中，本公开涉及sfd获取算法。为了说明获取过程，我们使用示例性的长度为16的移位寄存器，其中，每个新样本进入右侧，最老的样本在左侧退出，如图22所示。流入移位寄存器2200的数据通常包括从感兴趣像素中提取的8比特灰度模数输出，其为被感兴趣光照射的像素。以下示例将示出示例性sfd获取算法的五个步骤。
1.如图23所示，移位寄存器中的数据由在光开启时或在光关闭时取得的8比特样本构成。移位寄存器也可能包含光在变换时取得的数据样本，并且那些8比特值将在两者之间的某处。
我们首先生成直方图来确定哪些8比特字构成光正在开启，哪些8比特字构成光正在关闭。图24示出1/3占空比sfd的示例性直方图。我们可以从图24中看到，对于本示例，光关闭条件具有比十进制值12小的值，而光开启条件具有比十进制值203大的值。我们还看到，有接近十进制值74和十进制值142的两个变换值。将十进制阈值设定为十进制值108来判决哪些构成逻辑0(小于108)以及哪些构成逻辑1(大于108)将会是合理的。
2.下一步是监测移位寄存器的内容，以寻找有效sfd的出现。图25示出基于“硬判决”处理的可行实施方式。图25的系统2500包括具有16个芯片存储单元2510的移位寄存器，该芯片存储单元配置为每时钟周期(未示出)接收并存储数据的一个字节，数据的每个字节代表感兴趣像素处的光检测结果。在一个实施例中，移位寄存器每时钟存储数据的8个比特。
3.比较器2515将移位寄存器中的前12个八字节存储字(即，芯片1至12)的输出与阈值(例如，在这种情况下，为十进制值108)进行比较，并且对于12个比特中的每一个进行硬判决(“0”或“1”)。然后，将硬判决馈送到sfd检测器块(sfd检测组合逻辑)2520中，其中，sfd检测器的布尔表达式如下求解。在下面的布尔表达式中，ci是来自第i个芯片的硬判决。
4.sfddet信号用于为被称为比特第一半选择函数2525和比特第二半选择函数2526的两个块的输出进行选通。在一个实施例中，这两个块的操作如下所示。第一比特和第二比特选择函数的输出被引导至比特判决逻辑2530以得到比特判决。
比特第一半选择函数输出
比特第二半选择函数输出
5.接下来，我们根据如下所示的比特第一半选择函数和比特第二半选择函数(即，脉冲位置调制解码器)的输出来进行比特判决。
if(output_l>output_2)
bitout＝0
else
bitout＝1
end
6.最后，每当有sfd出现(即，sfddet变为high)的另一个指示时，丢弃最后3比特判决，这是因为被解码的是sfd出现而不是比特数据。
可以理解的是，在该实施方式主题上有许多不同的变化，所示出的仅仅是一种可能的实现方式。而且，值得指出的是，步骤#4的全部目的是选择将使isi的影响最小化的下采样相位，如前所述。
图26示出sfd类型和数据比特类型的混合。图26示出具有以下比特的两种sfd类型。第一行和第三行是2/3占空比sfd，之后分别是比特图案10和00。同样，第二行和第四行示出1/3占空比sfd，之后分别是比特图案11和01。
图27示出采样频移开关键控的示例性实施例。关于“闪烁光”的可观察性，ufook波形变换可以通过具有适当曝光设定的照相机来看到，但不是由人眼所见，这是因为照相机的曝光设定可以比人眼快得多，如图28所示。
人眼在100hz附近具有截止频率，而根据曝光速度设定(积分时间)，照相机的截止响应能够明显超过100hz。在强光条件下，可以将曝光时间设定在1ms以下，并且仍然可以获得令人满意的性能。如所怀疑的，本文所述的技术需要相对较强的光源(即，高snr)。
图28示出存储介质2800的实施例。存储介质2800可以包括任何非暂时性计算机可读存储介质或机器可读存储介质，例如光学、磁性或半导体存储介质。在各种实施例中，存储介质2800可以包括制造物品。在一些实施例中，存储介质2800可以存储计算机可执行指令，例如用于实施sfd获取算法的计算机可执行指令。计算机可读存储介质或机器可读存储介质的示例可以包括能够存储电子数据的任何有形介质，包括易失性存储器或非易失性存储器、可移动或不可移动存储器、可擦除或不可擦除存储器、可写或可重写存储器等。计算机可执行指令的示例可以包括任何合适类型的代码，例如源代码、编译代码、解译代码、可执行代码、静态代码、动态代码、面向对象的代码、可视代码等。实施例在这方面不受限制。
图29示出可以适用于实施如前所述的各种实施例的示例性计算架构3200的实施例。在各种实施例中，计算架构3200可以包括或被实施为电子设备的一部分。在一些实施例中，计算架构3200可以例如代表实施光无线通信系统的一个或多个组件的处理器或服务器。实施例在这方面不受限制。
如在本申请中所使用的，术语“系统”和“组件”以及“模块”旨在指代与计算机相关的实体，其可以是硬件、硬件和软件的组合、软件或执行中的软件，其示例由示例性计算架构3200提供。例如，组件可以是但不限于在处理器上运行的进程、处理器、硬盘驱动器、(光和/或磁存储介质的)多个存储驱动器、对象、可执行文件、执行线程、程序和/或计算机。举例来说，运行在服务器上的应用和服务器可以是组件。一个或多个组件可以驻留在进程和/或执行线程中，并且组件可以位于一台计算机上和/或分布在两台或多台计算机之间。此外，组件可以通过各种类型的通信介质彼此通信耦合以协调操作。协作可以涉及信息的单向或双向交换。例如，组件可以以在通信介质上传送的信号的形式传送信息。该信息可以被实施为分配给各种信号线的信号。在这种分配中，每个消息都是信号。然而，其他实施例可以替代地采用数据消息。可以通过各种连接发送这种数据消息。示例性连接包括并行接口、串行接口和总线接口。
计算架构3200包括各种通用计算元件，例如一个或多个处理器、多核处理器、协处理器、存储器单元、芯片组、控制器、外设、接口、振荡器、定时装置、视频卡、音频卡、多媒体输入/输出(i/o)组件、电源等。然而，实施例不限于计算架构3200的实施方式。
如图29所示，计算架构3200包括处理单元3204、系统存储器3206和系统总线3208。处理单元3204可以是各种商用处理器中的任何一种，包括但不限于：
系统总线3208为包括但不限于系统存储器3206到处理单元3204的系统组件提供接口。系统总线3208可以是若干类型的总线结构中的任何一种，其可以进一步互连至存储器总线(具有或不具有存储器控制器)、外围总线以及使用各种商用总线架构中的任何一种的本地总线。接口适配器可以经由插槽架构连接至系统总线3208。示例性插槽架构可以包括但不限于加速图形端口(agp)、卡总线、(扩展)工业标准体系架构((e)isa)、微信道架构(mca)、nubus、外围组件互连(扩展))、pciexpress、个人计算机存储卡国际协会(pcmcia)等。
系统存储器3206可以包括一个或多个更高速度存储器单元形式的各种类型的计算机可读存储介质，例如只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、动态ram(dram)、双数据速率dram(ddram)、同步dram(sdram)、静态ram(sram)、可编程rom(prom)、可擦除可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)、闪存、聚合物存储器(例如铁电聚合物存储器、双向存储器、相变或铁电存储器、硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(sonos)存储器)、磁卡或光学卡、例如独立磁盘冗余阵列(raid)驱动器的设备阵列、固态存储器设备(例如，usb存储器、固态驱动器(ssd))和适用于存储信息的任何其他类型的存储介质。在图32所示的说明性实施例中，系统存储器3206可以包括非易失性存储器3210和/或易失性存储器3212。基本输入/输出系统(bios)可以存储在非易失性存储器3210中。
计算机3202可以包括一个或多个更低速度存储器单元形式的各种类型的计算机可读存储介质，包括内部(或外部)硬盘驱动器(hdd)3214、用于对可移动磁盘3218进行读取或写入的磁性软盘驱动器(fdd)3216以及用于对可移动光盘3222(例如，cd-rom或dvd)进行读取或写入的光盘驱动器3220。hdd3214、fdd3216和光盘驱动器3220可以分别通过hdd接口3224、fdd接口3226和光驱接口3228连接至系统总线3208。外部驱动器的hdd接口3224的实施方式可以包括通用串行总线(usb)和ieee1394接口技术中的至少一个或两个。
驱动器和相关联的计算机可读介质提供数据、数据结构、计算机可执行指令等的易失性和/或非易失性存储。例如，多个程序模块可以存储在驱动器和存储器单元3210、3212中，包括操作系统3230、一个或多个应用程序3232、其他程序模块3234和程序数据3236。在一个实施例中，一个或更多应用程序3232、其他程序模块3234和程序数据3236可以包括例如光无线通信系统的各种应用和/或组件。
用户可以通过一个或多个有线/无线输入设备(例如，键盘3238)和指示设备(例如，鼠标3240)将命令和信息输入计算机3202中。其他输入设备可以包括麦克风、红外(ir)遥控器、射频(rf)遥控器、游戏手柄、手写笔、读卡器、软件狗、指纹阅读器、手套、绘图板、游戏杆、键盘、视网膜阅读器、触摸屏(例如，电容式、电阻式等)、轨迹球、触控板、传感器、指示笔等。这些和其他输入设备通常通过耦合至系统总线3208的输入设备接口3242连接至处理单元3204，但可以通过其他接口连接，例如并行端口、ieee1394串行端口、游戏端口、usb端口、ir接口等。
监视器3244或其他类型的显示设备也经由例如视频适配器3246的接口连接至系统总线3208。监视器3244可以在计算机3202的内部或外部。除了监视器3244之外，计算机通常包括其他外围输出设备，例如扬声器、打印机等。
计算机3202可以使用经由有线和/或无线通信至一个或多个远程计算机(例如远程计算机3248)的逻辑连接来在联网环境下操作。远程计算机3248可以是工作站、服务器计算机、路由器、个人计算机、便携式计算机、基于微处理器的娱乐设备、对等设备或其他公共网络节点，并且通常包括相对于计算机3202描述的许多或全部元件，但是为了简洁起见，仅示出存储器/存储设备3250。所描绘的逻辑连接包括至局域网(lan)3252和/或更大的网络(例如，广域网(wan)3254)的有线/无线连接。这种lan和wan联网环境在办公室和公司中是司空见惯的，并且便于企业范围内的计算机网络，例如内联网，所有这些都可以连接至全球通信网络，例如互联网。
当在lan联网环境中使用时，计算机3202通过有线和/或无线通信网络接口或适配器3256连接至lan3252。适配器3256可以有助于至lan3252的有线和/或无线通信，其也可以包括设置在其上的用于与适配器3256的无线功能进行通信的无线接入点。
当在wan联网环境下使用时，计算机3202可以包括调制解调器3258，或者连接至wan3254上的通信服务器，或者具有用于在wan3254上建立通信的其他装置，例如通过因特网。可以为内部或外部以及有线和/或无线设备的调制解调器3258经由输入设备接口3242连接至系统总线3208。在联网环境下，相对于计算机3202或其部分描绘的程序模块可以存储在远程存储器/存储设备3250中。将理解，示出的网络连接是示例性的，并且可以使用在计算机之间建立通信链路的其他手段。
计算机3202可操作为使用ieee802系列标准与有线和无线设备或实体进行通信，例如可操作地以无线通信(例如，ieee802.16空中调制技术)设置的无线设备。这至少包括wi-fi(或无线保真)、wimax和bluetoothtm无线技术等。因此，该通信可以是与常规网络一样的预定结构，或者仅仅是至少两个设备之间的自组通信。wi-fi网络使用被称为ieee802.11x(a、b、g、n等)的无线技术来提供安全、可靠、快速的无线连接。wi-fi网络可以用于将计算机彼此连接，连接至互联网，以及连接至有线网络(使用ieee802.3相关介质和功能)。
图30示出适合于实施如前所述的各种实施例的示例性通信架构3300的框图。通信架构3300包括各种通用通信元件，例如发射机、接收机、收发机、无线电装置、网络接口、基带处理器、天线、放大器、滤波器、电源等。然而，实施例不限于通信架构3300的实施方式。
如图30所示，通信架构3300包括一个或多个客户端3302和服务器3304。客户端3302和服务器3304可操作地连接至一个或多个相应客户端数据存储部3308和服务器数据存储部3310，其可以用来存储相应客户端3302和服务器3304的本地信息，例如cookie和/或相关联的上下文信息。在各种实施例中，结合将从任何一个客户端3302接收的数据存储在任何服务器数据存储部3310上，服务器3304中的任何一个可以实施图10、图12至图16的逻辑流程1000、1200至1700中的一个或多个以及图31的存储介质3100。
客户端3302和服务器3304可以使用通信框架3306(例如，在光无线通信系统中)在彼此之间传送信息。通信框架3306可以实施任何公知的通信技术和协议。通信框架3306可以实施为分组交换网络(例如，例如因特网的公共网络、例如企业内联网的专用网络等)、电路交换网络(例如，公共交换电话网络)或分组交换网络和电路交换网络的组合(具有合适的网关和转换器)。
通信框架3306可以实施各种网络接口，这些网络接口被布置为接受、通信以及连接至通信网络。网络接口可以被认为是输入输出接口的专用形式。网络接口可以采用连接协议，包括但不限于直接连接、以太网(例如，粗、细、双绞线10/100/1900baset等)、令牌环、无线网络接口、蜂窝网络接口、ieee802.11ax网络接口、ieee802.16网络接口、ieee802.20网络接口等。此外，可以使用多个网络接口来与例如光无线通信网络的各种通信网络类型接合。例如，可以采用多个网络接口来允许在广播、多播和单播网络上进行通信。如果处理要求规定更大的速度和容量，则可以类似地采用分布式网络控制器架构来集中、负载平衡和以其他方式增加客户端3302和服务器3304所需的通信带宽。通信网络可以是有线和/或无线网络中的任何一个和组合，包括但不限于直接互连、安全定制连接、专用网络(例如，企业内联网)、公共网络(例如，因特网)、个域网(pan)、局域网(lan)、城域网(man)、作为互联网节点的操作任务(omni)、广域网(wan)、无线网络、蜂窝网络和其他通信网络。
可以使用硬件要素、软件要素或两者的组合来实施各种实施例。硬件要素的示例可以包括处理器、微处理器、电路、电路元件(例如，晶体管、电阻器、电容器、电感器等)、集成电路、专用集成电路(asic)、可编程逻辑器件(pld)、数字信号处理器(dsp)、现场可编程门阵列(fpga)、逻辑门、寄存器、半导体器件、芯片、微芯片、芯片组等。软件的示例可以包括软件组件、程序、应用、计算机程序、应用程序、系统程序、机器程序、操作系统软件、中间件、固件、软件模块、例程、子程序、功能、方法、进程、软件界面、应用程序界面(api)、指令集、计算代码、计算机代码、代码段、计算机代码段、字、值、符号或其任何组合。确定是否使用硬件要素和/或软件要素实施实施例可以根据任何数目的因素而变化，例如期望的计算速率、功率水平、耐热性、处理周期预算、输入数据速率、输出数据速率、存储器资源、数据总线速度和其他设计或性能约束。
至少一个实施例的一个或多个方面可以通过存储在机器可读介质上的代表性指令来实现，该机器可读介质表示处理器内的各种逻辑，指令在由机器读取时使机器制造逻辑以实现本文描述的技术。被称为“ip核”的这种表示可以被存储在有形的机器可读介质上并且被提供给各种客户或制造工厂以加载到实际制造逻辑或处理器的制造机器中。一些实施例可以例如使用机器可读介质或物品来实现，该机器可读介质或物品可以存储一条指令或一组指令，如果机器执行指令，则可以使机器根据实施例实现方法和/或操作。这样的机器可以包括例如任何合适的处理平台、计算平台、计算设备、处理设备、计算系统、处理系统、计算机、处理器等，并且可以使用硬件和/或软件的任何合适的组合来实现。机器可读介质或物品可以包括例如任何合适类型的存储单元、存储设备、存储器物品、存储介质、存储设备、存储物品、存储介质和/或存储单元，例如存储器、可移动或不可移动介质、可擦除或不可擦除介质、可写或可重写介质、数字或模拟介质、硬盘、软盘、光盘只读存储器(cd-rom)、可记录光盘(cd-r)、可重写光盘(cd-rw)、光盘、磁介质、磁光介质、可移动存储卡或磁盘、各种类型的数字通用光盘(dvd)、磁带、盒式磁带等。指令可以包括使用任何合适的高级、低级、面向对象、可视、编译和/或解译编程语言实现的任何合适类型的代码，例如源代码、编译代码、解译代码、可执行代码、静态代码、动态代码、加密代码等。
示出以下实施例以说明本公开的示例性和非限制性实施例。
示例1涉及一种接收机电路，用于解码来自像素的异步光学数据，该接收机包括：移位寄存器，具有多个存储单元，每个存储单元配置为每时钟周期接收并存储数据的一个字节，数据的每个字节表示像素状态；多个第一比较器逻辑门和多个第二比较器逻辑门，该多个第一比较器逻辑门对应于第一组移位寄存器存储单元，并且该多个第二比较器逻辑门对应于第二组移位寄存器存储单元，多个第一和第二逻辑门中的每一个逻辑门用于在相应时钟周期中确定像素状态；以及起始帧定界符(sfd)组合逻辑，用于与多个第一和第二比较器逻辑进行通信，该sfd组合逻辑配置为实现布尔表达式以识别像素上sfd信号的接收。
示例2涉及示例1的接收机电路，其中，移位寄存器定义具有16个存储单元的16比特移位寄存器。
示例3涉及任何前述示例的接收机电路，还包括符号间干扰(isi)检测电路，用于确定在像素上检测到的上升时间和下降时间。
示例4涉及任何前述示例的接收机电路，还包括比特判决逻辑电路，用于与isi检测电路进行通信，以在多个时钟周期内检测相对于像素数据的采样相位。
示例5涉及任何前述示例的接收机电路，其中，sfd组合逻辑还包括第一半选择处理器和第二半选择处理器，该第一半选择处理器与多个第三移位寄存器存储单元通信，以识别多个第三存储单元中具有最低isi的存储单元。
示例6涉及任何前述示例的接收机电路，其中，第二半选择处理器配置为与多个第四移位寄存器存储单元通信，以识别多个第四存储单元中具有最低isi的存储单元。
示例7涉及一种用于检测在像素上接收到的异步光学数据的开始的方法，该方法包括：从像素接收多个数据字节的序列，并将多个数据字节中的每一个数据字节存储在相应多个字节存储单元中，每个数据字节表示相应时钟周期中的像素状态；对于多个第一和第二存储单元，将存储的字节与阈值进行比较以确定每个相应时钟周期中的像素状态并确定多个第一和第二比较值；通过对多个第一和第二比较值中的每一个比较值应用布尔表达式来检测起始帧定界符(sfd)。
示例8涉及示例7的方法，还包括：在相应的16个时钟周期中的每一个时钟周期中连续地接收并存储16个数据字节。
示例9涉及任何前述示例的方法，检测符号间干扰(isi)以确定像素上的光学数据信号的上升时间和下降时间。
示例10涉及任何前述示例的方法，还包括：传送检测到的isi以在多个时钟周期内识别采样相位。
示例11涉及任何前述示例的方法，还包括：识别具有最少isi的多个存储的数据字节。
示例12涉及一种光传输系统，包括：光源，在具有第一占空比的第一状态和具有第二占空比的第二状态之间交替，每个占空比具有小于比特传输周期的时间跨度；控制器电路，用于引导来自光源的光传输，控制器电路配置为：确定并发光传输状态，引导光源以传输起始帧定界符(sfd)，该sfd包括起始标志部分及随后的逻辑符号部分，其中，起始标志部分大约是sfd传输长度的三分之二，并且逻辑符号大约是sfd传输长度的三分之一，并且其中，起始标志部分定义与并发光传输状态相反的光状态。
示例13涉及示例12的光传输系统，其中，sfd为大约4比特周期。
示例14涉及任何前述示例的光传输系统，其中，逻辑符号部分紧随起始标志部分并包括多个字符以指示下采样相位的开始。
示例15涉及任何前述示例的光传输系统，其中，逻辑符号部分的第一字符与起始标志部分的最后字符基本相反。
示例16涉及任何前述示例的光传输系统，其中，第一占空比约为比特传输时间的三分之一(1/3)，并且第二占空比约为比特传输时间的三分之二(2/3)。
示例17涉及任何前述示例的光传输系统，其中，第一和第二状态中的光传输定义可变位置脉冲调制(vppm)。
示例18涉及任何前述示例的光传输系统，其中，控制器电路还包括一个或多个处理器电路和一个或多个存储器电路。
示例19涉及任何前述示例的光传输系统，其中，光源是发光二极管(led)。
示例20涉及一种包括指令的有形机器可读非暂时性介质，该指令在由一个或多个处理器执行时导致执行如下操作，包括：确定光源的并发光传输状态；引导光源以传输起始帧定界符(sfd)，该sfd包括起始标志部分及随后的逻辑符号部分，其中，起始标志部分大约是sfd传输长度的三分之二，并且逻辑符号大约是sfd传输长度的三分之一，并且其中，起始标志部分定义与并发光传输状态相反的光状态。
示例21涉及示例20的介质，其中，sfd为大约4比特周期。
示例22涉及任何前述示例的介质，其中，逻辑符号部分紧随起始标志部分并包括多个字符以指示下采样相位的开始。
示例23涉及任何前述示例的介质，其中，逻辑符号部分的第一字符与起始标志部分的最后字符基本相反。
示例24涉及任何前述示例的介质，其中，第一占空比约为比特传输时间的三分之一(1/3)，并且第二占空比约为比特传输时间的三分之二(2/3)。
示例25涉及任何前述示例的介质，其中，第一和第二状态中的光传输定义可变位置脉冲调制(vppm)。
示例26涉及一种用于检测在像素上接收到的异步光学数据的开始的设备，该设备包括：用于从像素接收多个数据字节的序列并将多个数据字节中的每一个数据字节存储在相应多个字节存储单元中的模块，每个数据字节表示相应时钟周期中的像素状态；对于多个第一和第二存储单元，用于将存储的字节与阈值进行比较以确定每个相应时钟周期中的像素状态并确定多个第一和第二比较值的模块；用于通过对多个第一和第二比较值中的每一个比较值应用布尔表达式来检测起始帧定界符(sfd)的模块。
示例27涉及示例26的设备，还包括：用于在相应的16个时钟周期中的每一个时钟周期中连续地接收并存储16个数据字节的模块。
示例28涉及任何前述示例的设备，其中，用于检测符号间干扰(isi)的模块确定像素上的光学数据信号的上升时间和下降时间。
示例29涉及任何前述示例的设备，还包括：用于传送检测到的isi以在多个时钟周期内识别采样相位的模块。
示例30涉及任何前述示例的设备，还包括：用于识别具有最少isi的多个存储的数据字节的模块。
示例31涉及一种光传输系统，包括：发光模块，在具有第一占空比的第一状态和具有第二占空比的第二状态之间交替，每个占空比具有小于比特传输周期的时间跨度；控制模块，用于引导来自发光模块的光传输，控制模块配置为：确定并发光传输状态，引导发光模块以传输起始帧定界符(sfd)，该sfd包括起始标志部分及随后的逻辑符号部分，其中，起始标志部分大约是sfd传输长度的三分之二，并且逻辑符号大约是sfd传输长度的三分之一，并且其中，起始标志部分定义与并发光传输状态相反的光状态。
示例32涉及示例31的光传输系统，其中，sfd为大约4比特周期。
示例33涉及任何前述示例的光传输系统，其中，逻辑符号部分紧随起始标志部分并包括多个字符以指示下采样相位的开始。
示例34涉及任何前述示例的光传输系统，其中，逻辑符号部分的第一字符与起始标志部分的最后字符基本相反。
示例35涉及任何前述示例的光传输系统，其中，第一占空比约为比特传输时间的三分之一(1/3)，并且第二占空比约为比特传输时间的三分之二(2/3)。
示例36涉及任何前述示例的光传输系统，其中，第一和第二状态中的光传输定义可变位置脉冲调制(vppm)。
示例37涉及任何前述示例的光传输系统，其中，控制模块还包括一个或多个处理器电路和一个或多个存储器电路。
示例38涉及任何前述示例的光传输系统，其中，发光模块是发光二极管(led)。
尽管已经关于本文所示的示例性实施例说明了本发明的原理，但是本发明的原理不限于此，并且包括其任何修改、变化或置换。