光学无线通信系统中干扰处理的改进调度的制作方法

本发明涉及光学无线网络(例如但不限于li-fi网络)中通信的领域，供在家庭、办公室、零售、酒店和工业的各种不同应用中使用。

背景技术：

1、诸如li-fi网络(命名为如wi-fi网络)的光学无线网络使得移动用户设备(在下文中称为端点(ep))——例如笔记本电脑、平板电脑、智能手机等——能够无线连接到互联网。wi-fi使用无线电频率实现这一点，但li-fi使用可见和不可见光谱(包括紫外(uv)光和红外(ir)光)实现这一点，这可以实现前所未有的数据传输速度和带宽。此外，它可以用于易受电磁干扰的区域。

2、基于调制，可以使用任何合适的光传感器来检测编码光中的信息。这可以是专用光电池(点检测器)、可能带有透镜的光电池阵列、反射器、磷光体转换器的漫射器、或者包括光电池(像素)阵列和用于在阵列上形成图像的透镜的相机。例如，光传感器可以是包括在插入端点的加密狗中的专用光电池、集成在端点中的专用光传感器、端点的通用(可见光或红外光)相机、或最初设计用于例如具有双重用途的3d人脸识别的红外检测器。无论哪种方式，这都可以使在端点上运行的应用能够经由光接收数据。

3、可以将通信信号嵌入由接入设备的照明源发射的光学信号中，所述照明源诸如是日常灯具，例如室内照明或室外照明，从而允许使用来自灯具的照明作为信息的载体。因此，光既包括用于照亮诸如房间的目标环境(通常是光的主要目的)的可见照明成分，又包括用于向环境提供信息(通常被认为是光的次要功能)的嵌入信号。在这种情况下，调制通常可以在足够高的频率下执行，以超出人类的感知，或者至少使得任何可见的临时光伪影(例如闪烁和/或频闪伪影)足够弱，并且在足够高的频率下不被人类注意到或者至少是人类可容忍的。因此，嵌入的信号不影响主要照明功能，即，因此用户仅感知整个照明，并且不是被调制到该照明中的数据的效果。替代地，光信号可以由具有主要通信功能并且可能没有第二功能的专用接入点发射。

4、如上面已经提到的，这种通信信号也可以利用可见光谱之外的光信号。在可见光谱之外，特别是ir或uv范围是令人感兴趣的候选者，因为它们是不可见的，并且因此不造成可见的伪影；这可能与源自手持设备的传输特别相关。

5、在下文中，术语“接入点”(ap)用于表示可以连接到一个或多个物理接入设备(例如收发机)的逻辑接入设备。逻辑接入设备可以包括mac(媒体接入控制)协议和调制器/解调器(调制解调器)功能。这意味着物理接入设备可以被视为“光学天线”，或者具有相关联电子设备的光电转换器。

6、这种物理接入设备通常可以位于灯具处，并且逻辑接入点可以连接到一个或多个物理接入设备，每个物理接入设备位于一个或多个灯具处。然而，与射频技术相比，每个接入点的范围更小，从而允许更高密度的接入设备。尽管逻辑接入设备和一个或多个物理接入设备可以是分离的，但是它们也可以共同位于单个设备中。物理接入设备可以是定向的，以控制它们的覆盖范围，并在空间域中实现一定程度的干扰减轻。

7、当相邻ap的覆盖区域重叠时，ap和ep之间的通信可以发生干扰。在光学无线通信网络中，通过不仅在一个小区(多个ep共享一个公共ap)内而且在具有重叠覆盖区域的ap之间应用时分多址(tdma)，可以实现干扰处理。因此，目的是一旦与本地ap相关联的ep检测到它在相邻ap的覆盖区域中，就应用时分。当ep处于重叠覆盖区域中时，它从两个ap接收通告，并向本地ap(它与之相关联)报告邻居ap的检测。

8、us2019/0028193 a1涉及一种光学无线通信系统，并且公开了一种在这种系统中分配传输时隙的方法。在没有干扰的区域中，考虑到上行链路和下行链路上干扰图的不对称性，并对每个信道采用传输间隔的重新使用，来分配资源。

9、wo2020/104288 a1公开了一种具有多个协调器或其他接入点的无线光学网络，其中协调器的覆盖区域可以重叠。协调器和设备之间的通信干扰可能发生在这些重叠的覆盖区域中。本技术提出将保留的时隙自动分配给协调器，这允许协调器无干扰地通告它们的存在，并使设备能够在单个mac周期中检测邻居协调器的存在。协调器的合作可以由全局控制器来监督，以确定无干扰时间表，由此协调器依赖于来自重叠覆盖区域中的设备的干扰报告。

技术实现思路

1、然而，上述传统的时分方法忽略了如果ep检测到在相邻ap的覆盖区域内，则干扰可以被容忍。这意味着在这种情况下，系统可能过于积极地应用时分，从而导致由于干扰避免而导致的与干扰容限相比更低的性能。此外，当太多的时隙被保留用于独占使用时，上述传统的时分方法不导致最佳性能，否则这些时隙可能已经被用于非独占使用。

2、本发明的目的是为光学无线网络中的干扰处理提供更灵活的方法。

3、这个目的通过如权利要求1所述的系统、如权利要求2所述的端点、如权利要求6或7所述的接入点、以及如权利要求8所述的网络控制器来实现。

4、根据第一方面，提供了一种用于控制光学无线通信网络中干扰处理的通信的系统，其中该系统包括：

5、端点，其被布置成在有和没有邻居接入点干扰的情况下确定该端点和接入点之间的链路质量；

6、接入点，其被布置成从端点接收所确定的链路质量，并且基于基于所接收的所确定的链路质量而定义的交叉点，决定用于接入点和端点之间的通信的预留时间信道中的时隙是被选择为独占使用还是非独占使用；和

7、网络控制器，其被布置为从接入点接收关于用于接入点和端点之间的通信的预留时间信道中的时隙是被选择用于独占使用还是非独占使用的决定，并且根据所选择的独占使用或非独占使用来调度用于接入点和端点之间的通信的预留时间信道中的时隙。

8、根据第二方面，提供了一种用于控制光学无线通信网络中的干扰处理的通信的装置，其中该装置被配置为：

9、在有和没有邻居设备干扰的情况下，确定接入点和关联端点之间的链路质量；和

10、与调度功能(其可以包含在该装置或远程设备中)共享所确定的链路质量，以便确定用于接入点和端点之间的通信的预留时间信道中的时隙是被选择供接入点独占使用还是非独占使用。

11、根据第三方面，提供了一种在光学无线通信网络中控制用于干扰处理的通信的方法，其中该方法包括：

12、在有和没有邻居设备干扰的情况下，确定接入点和关联端点之间的链路质量；和

13、与调度功能共享所确定的链路质量，以便确定用于接入点和端点之间通信的预留时间信道中的时隙是被选择供接入点独占使用还是非独占使用。

14、因此，通过检查时间信道中的时隙是否需要被调度以供独占使用，或者是否可以容忍干扰并因此允许并行通信，可以提高系统性能。

15、本文中的预留时间信道是指调度周期(例如，一个或多个mac周期)内的一组时隙，其被预留用于由一个或多个ap向它们相应的ep传送可能引起干扰的传输。预留的时间信道被布置成使得当每个ap将其注册的ep的传输限制到其预留的时间信道时，防止了与相邻小区的干扰，尤其是对于注册到ap的ep出现在相邻ap的覆盖区域中的情况。随后的确定进一步评估预留时间信道期间的干扰是有害的还是干扰原因可以被容忍，从而进一步增加了调度的自由度。当分配给相同的时间信道时，用于一个或多个ap和相关联的ep之间的(多个)传输的时隙可以在这个预留的时间信道中被调度(可能是同时调度)。

16、还要注意，除了在预留时间信道中调度的传输之外，ap还可以在预留时间信道之外调度传输，只要这些传输不对相邻小区造成有害干扰。这种传输的一个示例是向其覆盖区域内的、在独占区域之外的ep的传输。

17、根据第一、第二或第三方面的第一选项，可以通过使用低干扰和高干扰下的接收信号质量来确定链路质量。这里的低干扰指的是相邻接入点(或端点，视情况而定)不产生干扰信号的情况，其结果是预期高的链路质量。在这种情况下，高干扰指的是一个接入点(或端点，视情况而定)正产生干扰信号的情况，其结果是预期较低的链路质量。在存在来自干扰接入点(或端点)的流量的情况下，组合这些测量提供了对链路上可用干扰容限的洞察。

18、根据第一、第二或第三方面的第二选项，其可以与第一选项相组合，可以通过将具有高干扰的时隙的比特率与具有低干扰的时隙的比特率进行比较来确定链路质量。因此，在链路上建立的比特率可以用作决定时隙的独占使用的现成标准。类似于第一选项，这里的低干扰指的是相邻接入点(或端点，视情况而定)不产生干扰信号的情况。与第一选项不同，第二选项可以用于将低干扰情况与多个相邻接入点(或端点，视情况而定)正在产生干扰信号的情况进行比较。优选地，所有相邻接入点(或端点)都被用来产生干扰信号。通过让所有邻居传输，可以建立最坏情况的容限，并且当足够时，可以不需要另外的测量。如果没有足够的余量可用，则可以执行另外的测量，以根据第一选项挑出来自各个干扰源的干扰贡献。

19、根据第一、第二或第三方面的第三选项，其可以与第一或第二选项相组合，可以通过使用低速率测试信号来估计干扰比特率和非干扰比特率来确定链路质量。此选项缩短了反应时间，因为不需要稳定链接。

20、根据第一、第二或第三方面的第四选项，其可以与第一至第三选项中的任何一个相组合，至少一个静默时隙可以用于估计噪声功率。由此，可以提供预定的时隙，在该预定的时隙期间不发生通信，使得可以测量噪声功率。然后，在静默时隙中测量的噪声功率可以与例如在具有最小干扰的另一个时隙(测试时隙)中测量的最大比特率一起使用，以确定实施差距(参见下面的第五选项)。替代地，也可能定义具有最小干扰的单个增强时隙，其也包括至少一个静默时间段。这种增强的时隙可以用于估计最大比特率以及噪声功率，以确定实施差距。因此，具有(多个)静默期和(多个)最小干扰期的增强时隙可以用于噪声测量和最大比特率测量。

21、根据第一、第二或第三方面的第五选项，其可以与第一至第四选项中的任何一个相组合，可以在干扰最小且比特率最大的测试时隙中测量链路质量。该措施确保在预定时间提供低干扰链路。

22、根据第一、第二或第三方面的第六选项，其可以与第一至第五选项中的任何一个相组合，可以基于交叉点来确定供独占使用或供非独占使用的时隙的选择，该交叉点基于共享的确定的链路质量来定义阈值。在一个示例中，阈值优选地被设置为使得它定义了干扰功率与噪声功率具有第一预定关系并且与期望信号功率具有第二预定关系的阈值。因此，可以应用用于区分时隙的独占和非独占使用的联合标准。

23、根据第二方面的第七选项，其可以与第一至第六选项中的任何一个相组合，第二方面的装置可以包括调度功能，用于根据所选择的独占使用或非独占使用，调度用于接入点和端点之间通信的预留时间信道中的时隙。

24、根据第四方面，提供了一种用于与接入点通信的端点，该接入点提供对光学无线通信系统的接入，其中该端点包括根据第一方面或第一至第五选项中的任何一个的装置。

25、根据第五方面，提供了一种用于为关联端点提供到光学无线通信系统的接入的接入点，其中该接入点包括根据第一方面或第一至第七选项中的任何一个的装置。

26、根据第六方面，提供了一种用于为关联端点提供到光学无线通信系统的接入的接入点，其中该接入点包括：

27、接收机，其被布置成在有和没有至少一个邻居设备的干扰的情况下接收接入点和相关联的端点之间的所确定的链路质量；和

28、调度器装置，其被布置成：

29、-基于基于接收到的确定的链路质量定义的交叉点，确定用于接入点和端点之间的通信的预留时间信道中的时隙是被选择为独占使用还是非独占使用，以及

30、-根据所选择的独占使用或非独占使用，调度用于接入点和端点之间通信的预留时间信道中的时隙。

31、根据第七方面，提供了一种用于在光学无线通信系统中为干扰处理提供调度功能的分布式或集中式网络控制器，其中该网络控制器包括：

32、接收机，其被布置成在有和没有至少一个邻居设备的干扰的情况下接收接入点和相关联的端点之间的所确定的链路质量；和

33、调度器装置，其被布置成：

34、-基于基于接收到的确定的链路质量定义的交叉点，确定用于接入点和端点之间的通信的预留时间信道中的时隙是被选择为独占使用还是非独占使用，以及

35、-根据所选择的独占使用或非独占使用，调度用于接入点和端点之间通信的预留时间信道中的时隙。

36、根据第八方面，提供了一种用于在光学无线通信系统中为干扰处理提供调度功能的分布式或集中式网络控制器，其中该网络控制器包括：

37、接收机，其被布置为基于基于接收到的确定的链路质量定义的交叉点，接收关于用于接入点和端点之间的通信的预留时间信道中的时隙是被选择为独占使用还是非独占使用的决定；和

38、调度器装置，其被布置为根据所选择的独占使用或非独占使用，调度用于接入点和端点之间通信的预留时间信道中的时隙。

39、根据第七或第八方面的第一选项，其可以与第一、第二或第三方面的第一至第七选项中的任何一个相组合，网络控制器可以被配置为提供用于噪声测量的静默时隙和没有检测到的邻居接入点正在传输的测试时隙中的至少一个。该措施确保以预定的时序提供足够的测量选项，以减少调度系统的反应时间。

40、根据第七或第八方面的第二选项，其可以与第七或第八方面的第一选项或者第一、第二或第三方面的第一至第七选项中的任何一个相组合，测试时隙可以是传输帧(例如mac周期)的公共信道上的通告时隙。因此，可以确保到测试时隙的容易的公共接入。

41、根据第七或第八方面的第三选项，其可以与第七或第八方面的第一或第二选项或者第一、第二或第三方面的第一至第七选项中的任何一个相组合，网络控制器可以被配置为如果它确定在端点处确定的最大比特率大于与该端点相关联的接入点和邻居接入点的联合吞吐量，则选择独占使用。因此，当决定时隙的独占使用时，可以考虑相关联接入点及其邻居接入点的联合链路情况。

42、根据第七或第八方面的第四选项，其可以与第七或第八方面的第一至第三选项中的任何一个或者第一、第二或第三方面的第一至第七选项中的任何一个相组合，网络控制器可以被配置为确定接入点的测试时隙，在该测试时隙发生来自邻居接入点的干扰，并且强制邻居接入点在该测试时隙中调度干扰测试信号。因此，可以以预定的时序提供干扰测量，以优化调度行为。

43、根据第九方面，提供了一种光学无线通信系统，其包括根据第七或第八方面的网络控制器、根据第五或第六方面的接入点、和根据第四方面的端点中的至少一个。

44、根据第十方面，提供了一种计算机程序产品，其包括当在计算机设备上运行时用于产生上述第二方面的方法的步骤的代码装置。

45、注意，上述装置可以基于具有分立硬件组件的分立硬件电路、集成芯片、或芯片模块的布置来实现，或者基于由存储在存储器中、写在计算机可读介质上、或从网络(诸如互联网)下载的软件例程或程序控制的信号处理设备或芯片来实现。

46、应当理解，权利要求1的系统、权利要求2的端点、权利要求6或7的接入点、以及权利要求8的网络控制器可以具有类似和/或相同的优选实施例，特别是如从属权利要求中所限定的。

47、应当理解，本发明的优选实施例也可以是从属权利要求或上述实施例与相应独立权利要求的任何组合。

48、参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将是清楚的并得到阐述。