CN115208477B 用于创建信息存储器的方法和光无线装置 （弗劳恩霍夫应用研究促进协会）

WO9528777A1,1995.10.26US2009074419A1,2009.0一种用于经由光无线信道发送光无线信号电信号源的操作状态来对光信号源的调制执行调适以调适非线性信道失真，和/或对光信号源2光信号源，被配置成将所述数据信号转换成所述光无线信号并且发射所述光无线信其中所述光无线装置被配置成：获得信道信息，所述信道通过调适所述光信号源的电流对操作点执行调适以调适所述非线性2.根据权利要求1所述的光无线装置，其中对所述非线性信道失真的所述调适取决于3.根据权利要求1所述的光无线装置，其中所述信道信息基于所述光无线信号的噪声4.根据权利要求3所述的光无线装置，其中所述噪声比描述信噪比SNR或载波噪声比5.根据权利要求1所述的光无线装置，其中所述光无线信号是在第一发送间隔中发射其中所述光无线装置被配置成：为了在稍后的第二发送间隔中发送第二光无线信号，其中所述光无线装置被配置成：为了在稍后的第二发送间隔中发送第二光无线信号，述光无线信道的接收器处的噪声加以指示的参考信息来估计所述非线性7.根据权利要求6所述的光无线装置，被配置成基于所述接收器处的信号功率和所述8.根据权利要求6所述的光无线装置，包括信息存9.根据权利要求1所述的光无线装置，其中所述信道信息至少部分地基于所述光无线源的所述调制执行所述调适和/或对所述光信号源的所述操作点执行所述调适，以改变由316.根据权利要求15所述的光无线装置，其中所述电信号源被配置成基于增加的噪声其中所述光无线装置被配置成基于信道信息，通过针对稍其中所述光无线装置被配置成基于信道信息，通过针对稍送间隔相比在所述光无线信号的所述接收器处减小的接收功率和减小其中所述光无线装置被配置成调适所述电信号源的驱动器电路的操作状态以调适所被配置成调适所述放大器元件的增益以调适所述驱动器电路的所述操作状态以调适所述20.根据权利要求19所述的光无线装置，其中所述驱动器电路包括自适应衰减构件以调适所述放大器元件的所述增益和/或所述驱动器电路被配置成主动调适所述放大器元件21.根据权利要求19所述的光无线装置，其中所述放大器元件耦合到调整所述增益的置被配置成选择和调整所述多个开关状态中的一个以424.根据权利要求1所述的光无线装置，被实现25.根据权利要求1所述的光无线装置，被实现述调适，其中所述信道信息基于由所述光无线信道的接收器接收的光无线信号的直流分26.根据权利要求1所述的光无线装置，被实现述调适，其中所述信道信息基于由所述光无线信道的接收器接收的光无线信号的交变分27.根据权利要求1所述的光无线装置，所述所述光无线装置被实现用于对所述光信号源的所述操作点进行所述调适并且包括信28.根据权利要求1所述的光无线装置，被实现收器的位置处的整体噪声中的所述非线性信道失29.根据权利要求1所述的光无线装置，其中所述30.根据权利要求1所述的光无线装置，装置被配置成整体噪声中所述非线性信道失真的分量占主导或较重要且在所述光无线信31.根据权利要求1所述的光无线装置，装置被配置成在整体噪声中所述非线性信道失真的分量不占主导或不太重要且所述光无34.根据权利要求1所述的光无线装置，被配部分地或完全地在发送光无线信号的发送间隔之外对所述光信号源的所述操作点执35.根据权利要求1所述的光无线装置，5对所述光信号源的所述操作点逐渐地执行所述调适，其中步长适合于所述光无线信37.根据权利要求1所述的光无线装置，38.一种光无线网络，具有根据权利要求6传播的高鲁棒性。此处，OFDM经常与自适应比特加载相结合。当接收信号以及因此载噪比编码比特之和的乘积对应于数据率。可以通过增加符号率和/或CNR来使数据率最大化。更减小光无线数据连接的范围或覆盖范围。[0006]因此，可以提供高数据率以及高范围的用于光无线通信的发送器将是合乎需要本发明用途的信息存储器的方法以及一种允许以高数据率和高范围进行光无线通信的对[0008]本发明的核心思想是通过调适光信号源的操作点和/或通过改变光无线装置的电光信号源的调制执行调适以调适非线性信道失真，和/或对光信号源的操作点执行调适以7[0010]根据实施例，非线性信道失真的调适取决于当前发送器-接收器布置或当前信道处针对发送信号中的每一个的至少一个可获得的数据率和/或噪声比，以及确定要为距离可以以与用于收集用于调制光信号源的信息的方法类似的方式来执行用于收集用于调适[0019]图2b是根据实施例的针对不同发送器调制并且相对于接收功率的直流分量的不[0022]图5是根据实施例的装置的一部分的示意框图，其中驱动器电路被配置成实现基[0023]图6是根据实施例的与图3的光无线网络相比允许接收器进行反馈的光无线网络8[0025]图8是根据实施例的针对在横坐标上绘制的距离以及针对光信号源的不同操作点[0026]图9是根据实施例的光无线网络的示意框图，其中在接收器侧实现处理器装置以[0028]图10b是根据实施例的另一光无线装置的示意框图，包括用于接收控制信号的调[0030]图12a至图12c是用于说明根据实施例的如何获得在光无线装置处调整的值的示[0031]图13是已知方法的示意流程图，其中信道估计的结果导致数据信号的修正比特[0034]图16是根据实施例的用于确定要选择的光信号源的调制的方[0035]图17是根据实施例的用于确定要选择的光信号源的操作点的方法的示意性流程[0038]本文中的一些实施例是在光无线通信的背景下讨论的，其中还使用了术语LiFi量子的方法生成的密码密钥。由此获得的优点还可以用于无线通信的其他领域，使得所描的范围中。虽然用于主动直接无线电发送——即波束成形——的装置是优选的，但诸如天线壳体之类的机械装置也可以用于波束成形。9[0041]图1a示出了光无线网络100的示意框图，该光无线网络具有根据实施例的光无线置10可以实现用于发送光无线信号14并且可以用作光无线发送器。在不受限制的情况下，装置10之间的距离28的信息或直接指示该信息，其中例如连续或离散范围的值是可能的。地对非线性信道失真执行调适。为此，光无线装置10可以例如通过改变数字信号处理器装置也是可能的。作为电信号源18的操作状态的调适的替代或补充，光无线装置可以对光信号源24的操作点执行调适以调适光信号源的调制。[0047]改变电信号源18的操作状态和/或调适光信号源24的操作点可以由评估信道信息噪声比可以与光无线信号14相关并且信道信息26可以进一步基于接收器12处的光无线信以至少通过考虑在光无线装置10中调整的值而根据送间隔相比信道衰减减少，并且减少调制和/或增加操作点以便减少——例如电信号源16的接收器12处的噪声的参考信息参考信息来估计出被配置成输出指示在光无线信道16中发送的信号与非线性失真之间的联系的信息。以例如经由光信号源的操作点和/或经由馈送到光信号源的电信号源18的直流分量发生。[0060]图2a示出了用于讨论本文描述的实施例的示例性曲线图341341至345表示的非限制性实验中获得的单特加载发送OFDM信号，因此使数据率适用于信道衰减。示出了不同发送器调制的曲线。的范围。本文描述的自适应调制随着通信距离z的增加而增加调制以增加该距离中的数据[0065]图2b示出了针对不同发送器调制的可获得数据率DR/Mbps并且相对于接收的信道信息可以基于由光无线信道16的接收器接收的光无线信号诸如信号14的交变分量，置可以被配置成通过使用信道信息26从信息存储器获得要为调制调整的值并且应用该值，[0074]图5示出了装置50的一部分的示意框图，其中驱动器电路42''被配置成基于控制于信道信息执行驱动器电路42'和/或驱动器电路42''的调整来至少部分地补偿非线性失[0078]放大器元件62指示可以在可变开关的背景下和/或由于可变控制导致可变增益的如调整增益因子。管控制输入端的电压用于调节晶体管的信道电阻以改变谱上的每个载波的功率是变化的，使得连接的非理想发送函数例如低通衰减得到补偿[e，可以包括测量装置64，被配置成例如接收和——例如关于接收功率——评估接收信号46。测量装置64可以被配置成检测接收信号46的光电流的直流分量并且将该信息或从其导出的信息诸如量化值或相同的信息传送到光无线例如用于调适电信号源的衰减构件，但图7描述了其中信道信息基于由光无线信道16的接收器12''接收的光无线信号14'的交变分量，并且与电信号源的增益因子的调适相关联的部接收器噪声unRX的独立噪声量和发送器unnlTX或接收器unnlRX处的非线性失真噪声组成。与unRX相比，取决于系统,lnnlRX通常可以忽略，直到接收器中发生过驱动为与发送器调制之间的联系近似线性，但sig对unnlTX的依赖性是高度非线性的。作为示以内部接收器噪声的量级获得由于接收器的位置处的整体噪声中的非线性失真引起的噪可以被解释为使得光信号源24的信号的调制被调节使得非线性失真unnlTX的噪声不会减相关联来计算信道衰减和信道失真。显然，所描述的DSP功能也可以类似地在接收器中实[0099]接收器中的测量量与改变发送器中的增益之间的上下文可以是线性的或非线性[0100]图6示出了具有可变驱动器增益的光无线收发器，其中增益由来自接收器的控制[0101]图7示出了具有可变驱动器增益的光无线收发器，其中由来自接收器的控制信号号幅度和/或通过调适驱动器电路42中的增益以用于对非线性信道失真的调适，还可以发[0103]图8示出了可获得的数据率DR相对于在横坐标上绘制的距离z的示例性比较。此通过使用信道信息从信息存储器获得和应用要针对操作点[0106]被实现以调适光信号源24的操作点的光无线装置可以被配置成在非线性失真在整体噪声中占主导或相关份额并且同时在光无线信号的接收器处光无线信号的高噪声比送器——即光无线装置——的位置做出相应的确定来做出同LED操作点电流的跨距离数据率曲线中的[0113]信息存储器72可以包括与信道失真的不同值相关联的且被存储的用于操作点和/[0115]图10a示出了根据实施例的光无线装置110的一部分的示意框图。该光无线装置110被示例性地实现以通过改变电信号源的操作状态来调适光信号源的调制，并且示例性10可以包括调节元件74，其可以用作图4或图5中可变衰减构件56或56'的替代或补充。因路42的增益以影响光信号源的调制的光无线装置的[0116]图10b示出了根据实施例的另一光无线装置110信号58的调节元件76。光无线装置110可以使用从其获得的控制信号78来控制光信号源24[0129]调节元件74和/或76中的函数可以是线性的或优选地是非线性的，如图10a和图以被认为是为相应距离选择的与信道衰减相关联的调制。从突出显示的数字可以看出，[0133]图12b的表示出了与图2a或图11的示例性控制和其中所示的数据率以及测量量的值——诸如来自图12a的光无线信号的接收功率——的联系。不同的测量量可以转换成控[0134]图12c的表示出了与图2a或图11的示例性控制和其中所示的数据率以及来自图[0135]图12a、图12b和图12c的教示同样适用于改变电数据源的操作状态以调适光信号否已经在先前运行t与当前运行t+1之间改变。如果不是这种情况，则可以在步骤1540中发断1535中的路径“是”则可以在判断1545中确定信道衰减是否已经增加。如果结果为作点。号处理来实现信号发送的调适。这可以例如通过如所描述的改变DSP本身的模数转换器处的调制来发生和/或DSP可以调整发射器这种方法可以独立于DSP的比特加载。这可以例如通过控制增益和/或发射器操作点来实号源的调制执行调适和/或对光信号源的操作点执行调适以改变由光无线装置生成的非线电流源和/或通过改变数据信号22的直流分量，可以发生浸渍操作点电流或使操作点电流调制来增加在随后的发送间隔中经由光无线信号接收器的位置处的光无线信道发送的稍可以另外被配置成使得其基于信道信息通过将稍后的光无线信号的电信号的交变分量朝[0156]本文描述的光无线装置可以被配置成使得电信号源被配置成通过比特加载基于在先前发送间隔中发送和/或接收的光信号的噪声比来调适数据信号的数据率，如例如在该装置可以被配置成在发送光无线信号的发送间隔之外部分地或完全地对光信号源的操[0159]根据实施例，一种光无线装置可以被配置成逐渐地对光长，例如使得由于非线性失真而产生的噪声使接收器输出端的噪声增加小于20%、15%或[0162]本文描述的实施例进一步描述了具有根据本文描述的实施例中的一个的光无线[0182]另一实施例包括其上安装有用于执行本文描述的方法中的一种的计算机程序的onopticalwirelesstransmissionusingOFDM.在：2009年IFIP无线和光通信网络国1.6Gbit/sphosphorescentwhiteLEDbasedVLCtransmissionusingacascadedpre-equalizationcircuitandadifferentialoutputsPINreceiver.在：Opt.D.：Visiblelightcommunicationusinglaserdiodebasedremotephosphor/10.1109/ICCW.2015.Nonlineardistortionmitig1-Gb/sTransmissionOveraPhosphorescentWhiteLEDbyUsingRate-AdaptiveIndoorVisibleLightCommunications.在：IEEEPhotonicsTechnologyLetters28