用于在数据的光学传输时使颜色编码方法稳定的方法和装置的制作方法

专利名称：用于在数据的光学传输时使颜色编码方法稳定的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在光学数据传输时使颜色编码方法稳定的方法和装置。
背景技术：
从现有技术已知借助可见光的数据传输(“Visible-Light Communications”，VLC，可见光通信)，该数据传输例如可以补充常规的无线电技术地被采用。在此数据例如可以通过发光二极管(LED)传输。待传输的数据流在此例如以人不可察觉的调制的形式传输。此外已知较新的用于可见光的编码方法，该编码方法基于利用基本颜色的颜色编码。在技术领域中在概念CSK(“Color Shift Keying”，色移键控)下也参照这样的方法。对该编码方法的其它较旧称谓是CCM (“Color Code Modulation”，色码调制)或CMC (“ColorMultiplex Coding”,颜色复用编码)。粗略地说，在应用该颜色编码方法的情况下VLC的功能原理在于，将由多个基本颜色混合的照明(Be I euchtung )用于附加地传输数据，其中基本颜色的瞬时混合颜色这样快速地围绕共同的“颜色重心”被调制，使得对于人眼来说只能识别不可变的混合颜色，即颜色重心的混合颜色。为此，通常使用三个基本颜色一红色、绿色和蓝色，这些基本颜色能以技术上成熟的方式通过相应的发光二极管发射。对CSK的详细描述在标准IEEE 802. 15. 7的修正建议，Yokoi等人的"ModifiedText Clause 6. 9. 2. 2〃 (2010 年 I 月 17 日，文献标识 〃15-10-0036-00_0007〃)中可找至IJ。对于CSK所建议的应用是VLC，也就是利用光的自由空间通信。在所提到的修正建议中描述，在接收器侧对在发送器侧设置的基本颜色发光二极管的光功率的变化的自动补偿。这种变化例如通过各个发光二极管的老化现象产生，这些发光二极管在所输送的相同的电功率的情况下能够随着运行持续时间的增加而发出更小的光功率。这样的变化随发送器的量子效率的变化而出现。根据该修正建议，混合颜色的补偿、也就是所发出的辐射的时间上平均的光谱的补偿由于仅在接收器侧的补偿而自然地未被设置。因此存在需求不是在接收器侧例如通过辐射接收器的匹配的灵敏度、而是在发送器侧在减少的量子效率的情况下例如通过较高地输送电能来补偿在发送器侧设置的基本颜色发光二极管的光功率的变化。

发明内容
本发明的任务是设置用于在发送器侧补偿所发出的光辐射的混合颜色的手段。
该任务的解决通过具有权利要求I的特征的方法以及通过具有权利要求15的特征的光传输系统来进行。本发明基于一种本身已知的用于在发送器和接收器之间对数据进行光学传输的方法，其中为了对数据进行编码和传输设置基于多个基本颜色的颜色编码方法，其中此外相应的基本颜色通过相应的发送器侧的光辐射源发送并且在接收器侧由相应的光辐射接收器接收。根据本发明规定，在发送器和接收器之间形成调节回路，其中由发送器向接收器发送包含校准信息的训练请求消息，其中借助这些校准信息在接收器中形成和存储信道特性矩阵。借助信道特性矩阵和至少一个事先存储的信道特性矩阵(也称为参考信道特性矩阵)，确定至少一个补偿信息并且发送回给发送器。
在此，“发送器”和“接收器”概念应当如下理解，S卩“发送器”除了其在双工运行中既发送数据又接收数据的特性之外，同时还用作光源，而“接收器”虽然能够在双工运行中发送和接收数据，但是不必作为光源运行。发送器作为光源的运行在此例如包括作为空间照明或者还作为显示面板的实施方式。按照有利的方式，本发明使得可以在发送器侧对所发出的光辐射的混合颜色进行补偿，该混合颜色例如由于单个基本颜色的强度漂移而已改变。本发明的一个重要优点在于，通过使用本发明的手段使得可以实现稳定的颜色编码，其中在发送器侧的颜色漂移得到均衡。另一个明显的优点是，最初设定的颜色不随着时间的流逝而改变。在发送器侧对颜色漂移的补偿相对于在接收器侧的补偿尤其是如下有利的，因为所述在发送器侧的补偿只需在系统(也就是例如同时用于数据传输所使用的空间照明系统)中并且不必在多个接收器(例如与该空间照明系统通信的便携式计算机)中进行。按照有利的方式，本发明的发送器除了交换数据之外还用于空间照明，其方式是加性混合的基本颜色对于人眼来说产生时间上恒定的混合颜色。但是要强调的是，本发明的发送器作为空间照明的并行使用绝对不是发明本质。按照相反的方式，可以如下设想本发明的使用，即根据本发明的用于光学传输数据的方法仅仅具有以下目的通过交换校准消息和/或补偿信息来调整空间照明的光谱数据。在本发明的这样的替换实施方式中，应当这样来调节所述空间照明，使得调整期望的颜色或者对空间照明的颜色漂移进行补偿，而数据的传输不会谋求超出补偿所述颜色漂移的目的。本发明的有利的扩展方案和改进方案是从属权利要求的主题。根据本发明的替换扩展方式，所述参考信道特性矩阵可以事先被发送和存储，或者已经存储在相应的工厂设定中。根据本发明的替换扩展方式规定，基于所确定的补偿信息在发送器中进行对至少一个发送参数的匹配。


下面借助附图更详细阐述具有本发明的其它优点和扩展方案的实施例。在此
图I示出根据本发明的实施变型方案用于示意性表示光传输系统的结构 图2示出用于基于在交流电和直流电特性方面相同的量子效率变化校正颜色编码的所交换的消息的时间流程 图3示出用于基于在交流电和直流电特性方面不同的量子效率变化校正颜色编码的所交换的消息的时间流程图4示出作为依据所输送的驱动交流电的光辐射功率的函数的辐射源的量子效率；
图5示出作为依据所输送的驱动直流电的光辐射功率的函数的辐射源的量子效率。
具体实施例方式图I示出基于CSK (Color Shift Keying，色移键控)的用于可见光的光学数据传输系统，例如VLC系统(Visible-Light Communication,可见光通信)。该数据传输系统主要由发送器TX、传输段TRM以及接收器RX组成。该传输系统在双工运行下工作，在双工运行时发送器TX可以发送和接收数据。相应地适用于接收器RX。CSK方法基于利用多个基本颜色的颜色编码，所述多个基本颜色例如是红色、绿 色和蓝色。对CSK的详细描述在标准IEEE 802. 15. 7的修正建议，Yokoi等人“ModifiedText Clause 6. 9. 2. 2” (2010 年 I 月 17 日，文献标识“ 15-10-0036-00-0007”)中可找到。在图I中出于简化的原因在发送器TX侧仅示出对于发送所需要的功能单元，以及在接收器RX侧示出对于接收所需要的功能单元。在发送器侧TX首先将数字数据DAT输送给颜色编码器CC。数据DAT在颜色编码器中根据转化规则而被转换为XY值。这些XY值相应于XY颜色坐标系中的值。在颜色编码器CC的输出端，向变换器TR输送这些二维数据一在该图中通过两个箭头来用符号表示，在该变换器TR的输出端提供三个分别针对三个基本颜色之一的强度的数字强度数据。相应的数字强度数据被输送给转换器DA，在该转换器中将所述数字强度数据转换为模拟强度数据。这些模拟强度数据被输送给分别所属的光辐射源Ti、Tj、Tk，也就是第一光辐射源Ti、第二光辐射源Tj和第三光辐射源Tk。根据本发明的优选实施例，第一光福射源Ti相应于红色发光二极管,第二光福射源Tj相应于绿色发光二极管，以及第三光辐射源Tk相应于蓝色发光二极管。从而由相应的辐射源Ti、Tj、Tk发送的光辐射通过传输段TRM向接收器RX的方向引导。在接收器RX侧，所发送的光辐射落在调整到相应的基本颜色的辐射接收器Ri、Rj、Rk、也就是第一光辐射接收器Ri、第二光辐射接收器Rj以及第三光辐射接收器Rk上。按照类似的、与发送器TX相反的方式，在接收器RX中相应的光信号通过光辐射接收器Ri、Rj、Rk转换为电模拟信号,所述电模拟信号被输送给相应的转换器DA,在该转换器中相应进行模拟信号到相应的数字信号的转变。在相应的3个转换器DA处量取的数字强度数据被输送给变换器，该变换器按照与发送器TX相反的方式将值三元组转变为值二元组(Wertedupel)，该值二元组又被输送给颜色解码器CD，最后在该颜色解码器的输出端处提取在正确的运行方式下与输送给发送器TX的数据DAT相同的数据DAT。下面观察CSK系统的传递函数。按照一般的书写方式，下面A表示矩阵，并且a表示列向量。在具有所谓的平坦频率响应的理想同步化CSK系统中，通过光辐射源Ti、Tj、Tk待发送的数字信号与在光辐射接收器Ri、Rj、Rk中接收的数字信号^kx之间的关系可以按照以下方式来描述
s^-BETQA sTx = H sTx(I)
所接收的向量信号例如可以由红色的、绿色的和蓝色的信号组成，其中索引i被分配给红色信号，索引j被分配给绿色信号，以及索引k被分配给蓝色信号，SP
-5Ex " (I RxVRx^Rx)，(2)
其中C)T表示向量(.)的转置。接收器侧的转换矩阵B是对角矩阵，并且描述模拟与数字接收器信号之间的转换因子。
灵敏度矩阵E描述颜色选择性辐射接收器Ri、Rj、Rk (感光器)之一在接收基本颜色之一时的灵敏度。典型地但是非强制地，使用与基本颜色发光二极管(即光辐射源Ti、Tj、Tk)完全一样多的辐射接收器Ri、Rj、Rk。在将索引i分配给“红色”、将j分配给“绿色”以及将k分配给“蓝色”情况下，矩阵E的元素eii例如是红色感光器在接收由红色LED发出的光时的灵敏度。因此，灵敏度矩阵E考虑响应于基本颜色的相应的辐射接收器Ri、Rj、Rk以及附加地可能设置的滤色器的光谱效率、以及由于灵敏度矩阵E的系数的相应线性组合而导致的响应于相应的基本颜色的辐射接收器Ri、Rj、Rk之间的“串扰”。灵敏度矩阵E的这样的系数的例子是eij。透射率矩阵T描述从相应的基本颜色辐射源Ti、Tj、Tk到分别为其它基本颜色设置的辐射接收器Ri、Rj、Rk的光透射率。换句话说，透射率矩阵T描述光的传播特征，例如从通过第一光辐射源Ti发送的红色光中有多少到达为蓝色光设置的第三辐射接收器Rk上。量子效率矩阵Q是对角矩阵并且描述驱动电流转换为光功率的量子效率。在发送器侧的转换矩阵A同样是对角矩阵并且描述数字信号与输送给LED的AC驱动电流之间的关系。信道特性矩阵H根据
H=B E T Q A
联合光传输段的信道特性。信道特性矩阵H如稍后所示的那样通过发送校准符号来确定。为此例如使用沃尔什(Walsh)编码。如果随着时间的流逝光辐射源Ti、Tj、Tk的量子效率改变，换句话说，分别输送的驱动电流成为光功率的比例以及由此在计算上量子效率矩阵Q与变化了的量子效率矩阵Q’的比例改变，则在发送器信号相同的情况下所接收的信号改变以及由此根据方程式(I)5Ex也改变。量子效率Q的改变例如通过温度改变或者由于发送发光二极管的老化过程而产生。量子效率的改变对于相应的光辐射源Ti、Tj、Tk来说意味着在电流相同的情况下或少或多(weniger oder mehr)发射出光功率。现在，借助所发送的校准符号根据方程式
Et - B E T Qr A
来确定变化了的信道特性矩阵H’。该变化了的信道特性矩阵H’虽然对接收的信号进行校正，但是不对所发送的光的由各个发光二极管的光叠加所产生的混合颜色进行校正。换句话说，根据现有技术不对发送参数进行改变，因此迄今仅在接收器侧进行补偿。为了校正发送参数，通过反向信道BC实现根据本发明所建议的调节回路。
在发送器TX侧设置校准消息发生器TSG，通过该校准消息发生器将数字校准消息施加到相应的光辐射源Ti、Tj、Tk的相应的转换器DA的输入端。接着被转换以及通过光辐射源Ti、Tj、Tk发送的校准消息在接收器侧RX相应地被解码并由接收器侧的校正单元CU分析。校准消息包含多个时隙，正交的、优选经过沃尔什编码的符号被写入这些时隙中。优选地，在此符号被录入到多个连续的时隙中。由此当在多个时隙的所接收的值上取平均时由于统计的原因改善了接收器侧的分析。为了评估稍后将借助图4阐述的交流电特征，有利的是将符号的长度以及连续的时隙(所述符号被录入到这些时隙中)的数量保持得短，使得相应的辐射源Ti、Tj、Tk的直流电特征不在所分析的校准消息中表现出来。另一方面可以通过多个在连续的时隙中发送的相同的符号对直流电特性进行有利的评估，如稍后将借助图5阐述的。但是总的来说，校准消息不应当超过大约10毫秒的时间长度，因为否则对于人眼来说，产生也用作空间照明的辐射源Ti、Tj、Tk的闪烁。在接收器TX的校正单元⑶中现在通过将至少一个所接收的校准消息的至少一个信道特性与至少一个事先发送或存储的校准消息的相应的信道特性进行比较来确定补偿因子。为此由接收器侧RX的校正单元CU在校准信号数据序列开始时将如上所阐述的那样描述多个信道特性的信道特性矩阵H作为参考信道特性矩阵Htl存储，或者该信道特性矩阵H在接收器侧TX已经存在。在复数i个校准消息循环之后，在第i次校准时将Hi的新估计的值与参考信道特性矩阵Htl的旧值相比较。求逆(invertiert)的信道特性矩阵与参考信道特性矩阵的左乘法产生矩阵C,其中C I Hl。如果Cs对角线元素的差异超过预定值，则将数字向量c = dLagd R')
发送回给发送器。计算算子diag(.)在此表示由矩阵(.)的对角线元素组成的列向量。因此，该数字向量c在本实施例中联合针对3个基本颜色的3个补偿因子。用于触发该过程的可能准则是将c的值与单位向量进行比较。如果在c的向量元素的至少一个之间的相对差异比可预定置信区域的边界大值1，例如是1±0. 05，则在发送器中促进补偿。这样的值例如可以借助对c的直方图以及预定义的、可调整的和/或事先确定的置信区间的确定来确定。如果c的数字向量的值与单位向量的比较产生例如高于置信区间的上边界的差异，则触发所述过程。例如基于所确定的向量补偿因子c将未示出的补偿信息从接收器RX的校正单元⑶发送给发送器TX。如果矩阵C - {A ■ H ]的次对角线元素不等于0，则这些次对角线元素可能是因为其它干扰原因，例如从Ti和Tj到Rk的“串扰”中的阻塞。在这种情况下，在本发明的一种实施方式中规定，代替补偿信息地或附加于补偿信息地将差错消息传送给发送器TX。接着在发送器TX侧，可以向可标识的接收器RX或向更高的通信层输出关于可能的故障的相
应的警告。在接收器中现在通过中间连接相应的校正元件Ci、Cj、Ck将待发送的数字信号与c的所属的值相乘，使得所发出的光的混合颜色与最初的一致。
现在在接收器侧TX的校正单元CU中在接收器侧最初存储的参考矩阵Htl又可以在接收器侧被用作“解码矩阵”。由此，发明核心思想在于，通过将补偿矩阵Hi与最初的补偿矩阵Htl进行比较以及将补偿因子c传送回给发送器可以对发送器的颜色漂移进行均衡。由此，用CSK调制的光学自由空间发送系统同时也可以用于照明和/或信令目的。根据本发明的实施方式， 在一方面通过发送器和接收器彼此间的运动导致的H的变化与另一方面颜色位移(Farbverschiebung)之间通过以下方式来区分，即在发送器和接收器之间的相对运动的第一种情况下c的值的相对变化是相同大小的，但是在根据上述第二种情况的颜色位移的情况下则不是。在发送器和接收器之间的相对运动的情况下，没有校正值从接收器发送给发送器。但是可能(wohl) H。被Hi代替。在本发明的另一实施中，S 的这样经过校正的值向上被限制，以避免LED的过载。在此情况下按照一般的写方式I. I是S K的绝对值的向量。这些边界值例如可以由制造商预定或者还可以从推荐的LED驱动电流中计算，如果矩阵A已知的话。重要的是要注意，所建议的方法即使在LED的驱动电流与所发出的光功率之间的严格单调非线性的情况下也起作用。如果简单地假定围绕工作点的线性关系，则上述补偿优选依次被执行多次，直到对c产生稳定的值为止。如果CSK图中的颜色重心故意地被移动，则必须确定新的IV于是在颜色重心不被改变的情况下，又可以使用上述补偿方法。如果系统传递函数的谱不是“平坦的”，则上述形式体系(Formalismus)可以按照下面的方式被转换
在上述方程式中的所有符号都被脉冲响应的傅里叶变换代替，例如
Si( f) ](3)
其中Ff.:是[.]的傅里叶变换，并且t是时间变量。然后针对以下频率对方程式(3)进行分析，对于该频率向量) J的凸函数采取最大值。然后借助该函数计算H的
频率表示，该频率表示称为Hf。这样的凸函数的例子是
TlS , X ( t) ] 5.:厂[S t》]■.卜 JiS , X ( t)], ⑷
现在不使用H而是使用Hf用于上述对c的确定。此外还要指明，如果不传送有用数据，则也可以使用上述补偿方法。为此只需要以一定的间隔发送校准符号并且估计矩阵氏。在图4中示出依据所输送的驱动交流电IAC的辐射源Ti、Tj、Tk的光辐射功率P的函数，该函数也称为量子效率。假定该函数是近似线性的。图4中所示的实线在此与最初的量子效率QEl相应，该最初的量子效率在辐射源的运行过程中发生改变，这里例如减小，这通过根据变化了的量子效率QE2的位于其下方的点划线示出。该变化了的量子效率QE2导致对于给定的驱动交流电i来说最初的光功率P。下降到更小的值Po’。为了再次达到最初的光功率Po，必须将驱动交流电改变为更高的值i’。就量子效率矩阵Q来说，其对角线元素与相应的辐射源Ti、Tj、Tk的量子效率成比例。由此，各个辐射源Ti、Tj、Tk的量子效率的变化导致量子效率矩阵Q改变为变化了的量子效率矩阵Q’并且相应地改变为变化了的信道特性矩阵H’。在图5中示出依据所输送的驱动直流电IDC的辐射源Ti、Tj、Tk的光辐射功率P的函数。在实际的实施中，对于辐射源所使用的发光二极管对于直流电具有与根据图4的交流电的量子效率不同的量子效率。其原因例如是发光二极管中的热惰性和可能的饱和效应。
如已经提到的，为了在交流电特性方面确定信道特性矩阵H可以使用正交代码，尤其是经过修改的沃尔什代码。类似的方案可以被应用用于估计发光二极管的直流电或工作电流(BiasCurrent，偏压电流)的校正因子。为此目的，所使用的正交代码的时隙如此频繁地通过光辐射源发送，直到这些光辐射源占据了热平衡为止。因此，为了在直流电特性方面确定信道特性矩阵，校准消息的多个时隙分别包含相同的符号。于是，在沃尔什代码时隙末尾处最后接收到的值被用于估计直流电信道特性矩阵Hd。。然后按照类似的方式将相应的信道特性矩阵用于确定校正值
Cqc ~ CM (Hpc。下面借助图2和3示出用于校正颜色编码的所交换的消息的时间流程图。不限制一般性地，在此以在发送器TX和接收器RX之间的消息交换为出发点，其中不确定在发送器TX中以及在接收器RX中参与的功能单元。为了根据图2和3表示消息交换，在发送器TX和接收器RX之间示出以水平表示伸展的消息，其中相应的消息以时间顺序示出，按照该时间顺序分别在较新的消息上方示出较旧的消息。首先借助图2观察执行用于稳定颜色编码的方法所进行的消息交换，借助其来补偿发送器侧光源的量子效率的变化，其中根据上述图4量子效率的交流电特征与量子效率的直流电特征一致。因此在这种情况下，量子效率的直流电特征与量子效率的交流电特征具有相同的斜率。 为了引入该方法，发送器TX将补偿请求消息RACCC发送给接收器RX。补偿请求消息RACCC优选用概念“请求AC颜色补偿(Request AC color Compensation)”表不。补偿请求消息RACCC包含在发送器侧所形成的校准信息，其也称为“AC训练帧(ACTraining Frame)”。所述校准信息存在于硬件层面(“物理层”)上的数据分组的头部(消息头部项)中，或者替换地存在于形成补偿请求消息RACCC的数据分组的安全层或MAC层面(“介质访问控制(Media Access Control )”)上的头部中。校准信息由接收器RX用于计算和/或估计当前存在的信道特性。信道矩阵的相应值存储在参考信道特性矩阵怂中。在将参考信道特性矩阵怂存储在接收器RX中之后，该接收器将确认消息AACCC发送给发送器TX。该确认消息优选用缩短的称谓“Ack AC”(“确认(Acknowledge)”)命名。利用确认消息AACCC，接收器RX除了补偿请求消息RACCC的成功接收之外同时还确认，所述接收器能够执行关于量子效率的交流电特征的这里所述的颜色稳定方法。此外，确认消息AACCC可以包含附加的状态和/或功能特征信息，但是下面不对它们进一步讲述。如果不发生所述确认消息AACCC或者该确认消息与相应的否定项一起发送回给发送器TX，则这意味着接收器RX不能执行关于量子效率的交流电特征的颜色稳定方法。如果在发送器TX处没有在预定义的等待时间内接收到确认消息AACCC，则规定发送器TX重新将未示出的补偿请求消息RACCC发送给接收器RX。所述预定义的等待时间优选也用缩短的称谓 “macAckColorCompWaitTime，，表不。在获得确认消息AACCC之后，从发送器TX侧将训练请求消息TRAC发送给接收器RX。该训练请求消息TRAC优选用缩短的称谓“训练AC”表示。训练请求消息TRAC包含对于关于量子效率的交流电特征的颜色稳定方法所需要的校准信息。借助训练请求消息TRAC推导出或计算接收器侧的目前信道特性，并且存储在信道特性矩阵H’中。
与接收器侧的、在标准IEEE 802. 15. 7, Yokoi 等人的"Modified Text Clause6. 9. 2. 2〃，2010年I月17日，文献标识"15-10-0036-00-0007"的修正建议中示出的补偿方案不同，不是目前的信道特性矩阵H’，而是相反地在接收器侧存储的参考信道特性矩阵Htl用作光功率的光谱变化的补偿(“均衡化(Equalization)”)的基础。借助信道特性矩阵H’以及参考信道特性矩阵Htl，在接收器RX中计算补偿信息，更确切地说是补偿向量C，该补偿向量借助补偿信息消息CCAC从接收器RX发送给发送器TX。补偿信息消息CCAC优选用概念“AC补偿系数(AC Compensation Coefficients)”来表示。当在发送器TX中获得和分析了该补偿信息消息CCAC之后，该发送器决定是否测量(anmessen)校正。如果该决定是肯定的,贝U在图I中所示的校正元件Ci, Cj, Ck中补偿向量c的向量元素被乘。在预定义的循环时间TC之后，发送器TX重新如上所述发送训练请求消息TRAC，接着接收器RX将目前的信道特性矩阵H’更新，计算补偿向量c并且将结果用另一补偿信息消息CCAC发送回给发送器TX。该循环以与循环时间TC的倒数相应的频率重复。进行重复直到发送器TX将结束消息ECC发送给接收器RX为止。所述结束消息ECC优选也用概念“结束颜色补偿(EndColor Compensation)，，来表不。下面借助图3观察执行用于稳定颜色编码的方法所进行的消息交换，借助其来补偿发送器侧光源的量子效率的变化，其中可以根据上述图5补偿量子效率的直流电特征以及与其不同的交流电特征。因此与前面借助图2描述的方法不同，在这种基于消息交换的方法中量子效率的交流电特征与量子效率的直流电特征不一致。为了引入该方法，发送器TX将补偿请求消息RADCC发送给接收器RX。补偿请求消息 RADCC 优选用概念“请求 AC 及 DC 颜色补偿(Request AC & DC Color Compensation)”
来表示。补偿请求消息RADCC包含在发送器侧所形成的校准信息，其也称为“AC及DC训练帧”。所述校准信息存在于硬件层面(“物理层”)上的数据分组的头部(消息头部项)中，或者替换地存在于形成补偿请求消息RADCC的数据分组的安全层或MAC层面(“介质访问控制(Media Access Control)”)上的头部中。校准信息由接收器RX用于计算和/或估计当前存在的信道特性。用于交流电特性和用于直流电特性的相应信道矩阵的相应值存储在两个参考信道特性矩阵怂和Htffle中。在将参考信道特性矩阵怂和Hcre存储在接收器RX中之后，该接收器将确认消息AADCC发送给发送器TX。该确认消息优选用缩短的称谓“Ack AC&DC”命名。利用确认消息AADCC，接收器RX除了补偿请求消息RADCC的成功接收之外同时还确认，所述接收器能够执行关于量子效率的组合的直流电特征和交流电特征的这里所述的颜色稳定方法。此外，确认消息AADCC可以包含附加的状态和/或功能特征信息，但是下面不对它们进一步讲述。如果不发生所述确认消息AADCC或者该确认消息与相应的否定项一起发送 回给发送器TX，则这意味着接收器RX不能执行关于量子效率的直流电特征和交流电特征的颜色稳定方法。如果在发送器TX处没有在预定义的等待时间内接收到确认消息AADCC，则规定发送器TX重新将未在图3中示出的补偿请求消息RADCC发送给接收器RX。所述预定义的等待时间优选用缩短的称谓“macAckCoIorCompffaitTime ”表示。在获得确认消息AADCC之后，从发送器TX侧将训练请求消息TRAD发送给接收器RX。该训练请求消息TRAD优选用缩短的称谓“训练AC&DC”表示。训练请求消息TRAD包含对于关于量子效率的直流电特征和交流电特征的颜色稳定方法所需要的校准信息。借助训练请求消息TRAD推导出或计算接收器侧的目前信道特性，并且存储在相应的信道特性矩阵H’和H’ D。中。与接收器侧的、在标准IEEE 802. 15. 7, Yokoi 等人"Modified Text Clause
6.9. 2. 2〃，2010年I月17日，文献标识"15-10-0036-00-0007"的修正建议中示出的补偿方案不同，不是目前的信道特性矩阵H’和H’ DC,而是相反地在接收器侧存储的参考信道特性矩阵Htl和Hcre用作光功率的光谱变化的补偿(均衡化)的基础。借助信道特性矩阵H’和H’ DC以及参考信道特性矩阵Htl和Hcre,在接收器RX中计算补偿信息，更确切地说是相应的补偿向量c和cD。，该补偿向量借助补偿信息消息CCAD从接收器RX发送给发送器TX。补偿信息消息CCAD优选用概念“AC&DC补偿系数”来表示。当在发送器TX中获得和分析了所述补偿信息消息CCAD之后，该发送器决定是否测量校正。如果该决定是肯定的，则在校正元件Ci，Cj, Ck中补偿向量c和cDC的向量元素被乘。在此情况下，也已知为偏压电流的驱动电流的DC值与cDC的相应值相乘，而驱动电流的携带信息的值AC值与c的相应值相乘。在预定义的循环时间TC之后，发送器TX重新如上所述发送训练请求消息TRAD，接着接收器RX将目前的信道特性矩阵H’更新，计算补偿向量c并且将结果用另一补偿信息消息CCAD发送回给发送器TX。该循环以与循环时间TC的倒数相应的频率重复。进行重复直到发送器TX将结束消息ECC发送给接收器RX为止。所述结束消息ECC优选也用概念“结束颜色补偿”来表示。下面根据本发明的实施例阐述上述消息的结构。消息的结构根据和继续标准草案 IEEE 802. 15. 7, 2009 版本“IEEE Standard for Information technology -Telecommunications and information exchange between systems - Local andmetropolitan area networks - Specific requirements - Part 15. 7: WirelessMedium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for VisibleLight Wireless Personal Area Networks (WPANs) ” 的方针进行。
首先借助下面的表格I引入标志(“命令巾贞标识符(Command-framei dent i f i er ) ”),该标志表明其中采用相应标志的消息是在交流电特征的稳定(“ AC颜色稳定(AC color stabilization)”)的范围中还是在量子效率的直流电特征和交流电特征的组合稳定(“AC及dc颜色稳定(AC & dc color stabilization)”)的范围中被使用。在该表格中，使该标志与其相应的称谓(“命令名(Command name)”)相关联
命令帧标识符j命令名
OxOf_AC颜色稳定_
权利要求
1.用于当在发送器(TX)与接收器(RX)之间光学传输数据时对颜色编码方法进行稳定的方法，其中为了对数据进行编码和传输设置基于多个基本颜色的颜色编码方法，其中相应的基本颜色通过在发送器侧的至少一个相应的光辐射源(Ti，Tj，Tk)发送，并且在接收器侧由至少一个相应的光辐射接收器(Ri，Rj, Rk)接收， 其特征在于， a)从发送器(TX)向接收器(RX)发送包含在发送器侧形成的校准信息的训练请求消息(TRAC, TRAD)； b)通过接收器(RX)从校准信息中形成信道特性矩阵并且将该信道特性矩阵存储在接收器(RX)中； c)基于存储在接收器(RX)中的参考信道特性矩阵和参考信道特性矩阵计算至少一个补偿信息； d)从接收器(RX)向发送器(TX)发送补偿信息。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于在方法步骤a)之前执行的步骤 al)从发送器(TX)向接收器(RX)发送包含在发送器侧形成的校准信息的补偿请求消息(RADCC，RACCC)； a2)通过接收器(RX)从校准信息中形成参考信道特性矩阵并且将该参考信道特性矩阵存储在接收器(RX)中； a3)从接收器(RX)向发送器(TX)发送应答所述补偿请求消息的确认消息(AACCC;AADCOo
3.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，基于补偿信息在发送器(TX)中对至少一个发送参数进行匹配。
4.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，补偿信息是由矩阵的对角线元素组成的数字向量，该矩阵由求逆的信道特性矩阵与参考信道特性矩阵的左乘法得到。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当补偿信息的至少一个向量元素采取基本上采取不等于I的值的值时，才将补偿信息从接收器(RX)发送给发送器(TX)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，如果向量元素的值超过和/或不超过可预定置信区间的边界为I的值，则补偿信息的至少一个向量元素采取不等于I的值。
7.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，接着对由求逆的信道特性矩阵与参考信道特性矩阵的乘法得到的矩阵的至少一个次对角线元素进行检查所述至少一个次对角线元素是否基本上与为0的值偏离。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述矩阵的至少一个次对角线元素明显偏离的情况下发送差错消息。
9.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，训练请求消息(TRAC，TRAD)包含对于为OxOf的值来说表明涉及交流电的训练请求消息(TRAC)和对于为OxlO的值来说表明组合的涉及直流电和交流电的训练请求消息(TRAD)的标志。
10.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，补偿信息从接收器(RX)向发送器(TX)的发送通过补偿信息消息(CCAC，CCAD)来进行。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，补偿信息消息(CCAC，CCAD)包含对于为OxOf的值来说表明涉及交流电的补偿信息消息(CCAC)和对于为OxlO的值来说表明组合的涉及直流电和交流电的补偿信息消息(CCAD)的标志。
12.根据权利要求2至11之一所述的方法，其特征在于，确认消息(AACCC，AADCC)包含对于为OxOf的值来说表明涉及交流电的确认消息(AACCC)和对于为0x10的值来说表明组合的涉及直流电和交流电的确认消息(AADCC)的标志。
13.根据权利要求2至12所述的方法，其特征在于，确认消息(AACCC，AADCC)包含状态 和/或功能特征信息。
14.根据权利要求2至13之一所述的方法，其特征在于以下替换步骤 a3)用以下项从接收器(RX)向发送器(TX)发送应答所述补偿请求消息的确认消息(AACCC ；AADCC):所述项表明接收器(RX)至少目前不能执行关于量子效率的交流电特征和/或关于量子效率的直流电和交流电特征的颜色稳定方法。
15.用于执行根据权利要求I至8之一所述的方法的光传输系统。
全文摘要
本发明涉及一种用于在发送器与接收器之间光学传输数据的方法，其中为了对数据进行编码和传输设置基于多个基本颜色的颜色编码方法，其中相应的基本颜色通过在发送器侧的相应的光辐射源发送，并且在接收器侧由相应的光辐射接收器接收。该方法规定，从发送器向接收器发送包含在发送器侧形成的校准信息的训练请求消息；通过接收器从校准信息中形成信道特性矩阵并且将信道特性矩阵存储在接收器中；基于存储在接收器中的参考信道特性矩阵和参考信道特性矩阵计算至少一个补偿信息；和从接收器向发送器发送补偿信息。
文档编号H04B10/116GK102742186SQ201180008842
公开日2012年10月17日 申请日期2011年2月7日 优先权日2010年2月9日
发明者J.瓦刘斯基, M.巴尔 申请人:西门子公司