本發(fā)明涉及通信技術領域，尤其涉及一種室內可見光通信定位網絡構架。

背景技術：

可見光通信由于其無電磁輻射特性，在電磁敏感的應用場景下有廣泛的應用潛力。此外，由于可見光不透墻的特性，其在需要保密通信的場合也有廣泛的應用潛力。此外，目前市場上基于WiFi及藍牙的室內定位技術普遍定位精度差，穩(wěn)定性較差，尚未有成熟系統搶占市場。基于可見光網絡的定位系統定位精度可達1米以內，穩(wěn)定性好，并且是在室內現有LED燈的基礎上安裝，成本較低，具有很強的競爭力。

室內可見光通信需要采用多燈進行室內的全方位覆蓋。通信的前提是需要知道當前接收端的位置，即接收端在那盞燈下，再基于該燈進行通信。因此，需要設計室內可見光通信定位的一體化網絡，在定位后進行可見光通信。

然而，目前還沒有較為完善的方案，因此，有必要對其進行深入研究。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是提供一種室內可見光通信定位網絡構架，可以在在不引入其他附加設施情況下，提高接收端定位的精度，并具有較高的穩(wěn)定性。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種室內可見光通信定位網絡構架，包括：控制中心、LED發(fā)射端與接收端；

所述LED發(fā)射端的數量為M，且均固定設置在室內，每一LED發(fā)射端，用于在控制中心的控制下將帶有自身地址的廣播定位信息和/或控制與數據信息調制到光載波上向外發(fā)射；

所述接收端移動到當前LED發(fā)射端的覆蓋范圍內后，將接收到當前LED發(fā)射端發(fā)送的廣播定位信息；之后，所述接收端將自身的當前位置與其ID返回至控制中心；然后接收LED發(fā)送的數據信息，若之后還接收到LED發(fā)射端發(fā)送的控制信息則執(zhí)行相應任務；

控制中心，根據接收端返回的信息實現接收端定位，并通過LED發(fā)射端向相關的接收端發(fā)送預定的推送信息；若需要對接收端進行數據傳輸或者控制，則將相應的數據與控制信息傳輸給相關的LED發(fā)射端，由LED發(fā)射端將控制信息調制到光載波上向外發(fā)射。

所述LED發(fā)射端將信息調制到光載波上向外發(fā)射包括：

獲取廣播定位信息、數據與控制信息或者推送信息的二進制序列并輸入至LED驅動電路，加載與LED照明燈相匹配的直流偏壓，采用OOK調制方式將相應信息調制到光載波上向外發(fā)射。

所述接收端接收光載波信息后轉換為電流信號，在模擬電路中，首先經過隔直流電路處理，將電流信號轉換為電壓信號，然后將電壓信號經過放大器放大，繼而將放大后的電壓信號進行采樣與數模轉換，對轉換后的數據求均值，此均值可作為信號檢測與估計的自適應閾值對每一位信號進行判決，得到二進制數據信息，之后根據二進制數據的上跳沿和下跳沿做位同步處理，再用已知的同步序列做相關運算，進行幀同步，解調出接收到的信息；若接收端收到的是廣播定位信息，則向控制中心反饋當前位置與其ID后，將得到相應的推送信息；若接收端收到的是控制或數據信息，則除了反饋當前位置與其ID外，還將反饋收到控制如數據信息ACK確認指令，并且根據控制信息執(zhí)行相應任務。

每一所述LED發(fā)射端均通過有線的方式與控制中心相連，所述接收端通過無線方式與控制中心相連。

所述控制中心通過LED發(fā)射端發(fā)送推送信息與數據控制信息時，所使用的傳輸數據幀結構為一個TTI結構，其包含1個廣播包頭與多個用戶傳輸資源塊；每一用戶傳輸資源塊的發(fā)送順序為：LED_ID，同步序列，接收端ID，數據信息或者控制信息。

LED發(fā)射端中的LED照明燈之間有交疊情況下，在相鄰的LED照明燈之間時域上采用互相正交的信號時隙。

由上述本發(fā)明提供的技術方案可以看出，基于可見光的接收端定位、信息推送、與數據傳輸一體化系統，對室內可見光的接收端定位、信息推送、與數據傳輸一體化，具有廣泛的應用價值；此外，穩(wěn)定性與精度也較高；同時，也無需引入其他附加設施，從而控制系統成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種室內可見光通信定位網絡構架的示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的MAC層的控制協議流程圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的LED發(fā)射端的布置示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的廣播信息的時隙劃分圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的數據幀結構示意圖。

具體實施方式

下面結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種室內可見光通信定位網絡構架的示意圖。如圖1所示，其主要包括：控制中心、LED發(fā)射端與接收端。

所述LED發(fā)射端的數量為M，且均固定設置在室內，每一LED發(fā)射端，用于在控制中心的控制下將帶有自身地址的廣播定位信息和/或控制與數據信息比特調制到光載波上向外發(fā)射；

所述接收端移動到當前LED發(fā)射端的覆蓋范圍內后，將接收到當前LED發(fā)射端發(fā)送的廣播定位信息；之后，所述接收端將自身的當前位置與其ID返回至控制中心；然后接收LED發(fā)送的數據信息，若之后還接收到LED發(fā)射端發(fā)送的控制信息則執(zhí)行相應任務；

控制中心，根據接收端返回的信息實現接收端定位，并通過LED發(fā)射端向相關的接收端發(fā)送預定的推送信息；若需要對接收端進行控制與數據信息傳輸，則將相應的控制與數據信息比特傳輸給相關的LED發(fā)射端，由LED發(fā)射端將控制與數據信息比特調制到光載波上向外發(fā)射。

為了便于理解，首先對整個網絡構架的工作流程進行說明。假設控制中心為一臺計算機主機，并且主機安裝有具有圖形用戶界面的應用程序，此應用程序界面包括室內地圖和可操作的指令按鈕，室內地圖上對應有在實際物理位置的LED發(fā)射端。控制中心通過無線方式(例如，WIFI)與接收端連接，通過有線方式與LED發(fā)射端連接，并控制LED發(fā)射端向外發(fā)送廣播定位信息。網絡構架各部分采用MAC層的控制協議進行交互，如圖2所示，當接收端移動到LED發(fā)射端A的覆蓋范圍時，將接收到相應的廣播定位信息，并向控制中心返回自身的當前位置與其ID；控制中心接收到相關信息后可以實現接收端的定位，同時，還會反饋低速率的推送信息給接收端(例如，若接收端為移動終端，則推送信息可以為廣告、視頻等)；此外，還通過調度算法，控制中心決定LED發(fā)射端A為相關接收端提供數據信息傳遞服務；之后，當需要對接收端進行控制，則可通過為接收端服務的LED發(fā)射端發(fā)送相應的控制信息。

本發(fā)明實施例中，所述LED發(fā)射端將信息調制到光載波上向外發(fā)射包括：獲取廣播定位信息、數據及控制信息或者推送信息的二進制序列并輸入至LED驅動電路，加載與LED照明燈相匹配的直流偏壓，采用OOK調制方式將相應信息調制到光載波上向外發(fā)射。如圖1所示，上述功能可以通過相應的模塊來實現。

本發(fā)明實施例中，接收端在接收到光載波信息后需要進行處理以解調出信息內容；具體過程如下：接收端接收光載波信息后轉換為電流信號，在模擬電路中，首先經過隔直流電路處理，將電流信號轉換為電壓信號，然后將電壓信號經過放大器放大，繼而將放大后的電壓信號進行采樣與數模轉換，對轉換后的數據求均值，此均值可作為信號檢測與估計的自適應閾值對每一位信號進行判決，得到二進制數據信息，之后根據二進制數據的上跳沿和下跳沿做位同步處理，再用已知的同步序列做相關運算，進行幀同步，解調出接收到的信息；若接收端收到的是廣播定位信息，則向控制中心反饋當前位置與其ID后，將得到相應的數據信息；若接收端收到的是控制或數據信息，則除了反饋當前位置與其ID外，還將反饋收到控制或數據信息ACK確認指令。如果是控制信息，則根據控制信息執(zhí)行相應任務。如圖1所示，上述功能可以通過相應的模塊來實現。

本發(fā)明實施例中，所述數據信息可以為自定義數據，例如，接收端為移動終端，則數據信息可以為文字、圖片或者視頻數據等。

本發(fā)明實施例中，M個LED發(fā)射端可以組成如圖3所示的正六邊形或者其他發(fā)端的蜂窩網絡，以實現網絡定位、信息推送與數據傳輸的一體化設計。其中，Group A、Group B和Group C分別為相鄰的不同LED發(fā)射端組，相同組的LED照明燈之間沒有交疊區(qū)域。三類小區(qū)劃分的準則是相鄰小區(qū)屬于不同的Group。根據LED照明燈之間的距離以及其半功率角等參數，不同組LED照明燈可分為兩種情況：一種為不同LED照明燈之間沒有交疊區(qū)域，此時在同一接收端下不同LED照明燈傳輸信息沒有互相干擾；另一種為不同LED照明燈組之間有交疊區(qū)域，此時為了抑制干擾，采用時分傳輸模式，在相鄰的LED照明燈之間時域上采用互相正交的信號時隙，使得在同一接收端下不同LED照明燈傳輸信息沒有互相干擾。

如圖4所示為本發(fā)明實施例提供的廣播信息時隙劃分圖。廣播定位信息部分共8000比特，其中3個2560比特為Group A、Group B和Group C的定位信息與推送信息，開頭結尾與每兩個Group之間為4個80比特的保護間隔。廣播信息中，每個Group的定位信息與推送信息分為3部分，開始256比特同步，中間256比特的廣播/數據信息指示，及后2048比特的LED_ID與推送信息。據圖2中的發(fā)送端LED照明燈布局，當不同LED發(fā)射端組之間有交疊區(qū)域時，為了抑制相互間的干擾，不用Group的LED嚴格采用時分進行傳輸。由控制中心做時分傳輸的調度，保證同一接收端在相同時隙間不相互干擾。

本發(fā)明實施例中，所述控制中心通過LED發(fā)射端發(fā)送推送信息與控制信息時，所使用的傳輸數據幀結構如下給出。如圖5數據幀結構，包含一個TTI結構，其包含1個廣播包頭與多個用戶傳輸資源塊(為了便于說明，圖5示出了4個用戶傳輸資源塊)?？湛趥鬏斔俾蕿?Mbps。每個資源塊的發(fā)送順序為：LED_ID，同步序列，接收端ID，控制或數據信息。

通過以上的實施方式的描述，本領域的技術人員可以清楚地了解到上述實施例可以通過軟件實現，也可以借助軟件加必要的通用硬件平臺的方式來實現?；谶@樣的理解，上述實施例的技術方案可以以軟件產品的形式體現出來，該軟件產品可以存儲在一個非易失性存儲介質(可以是CD-ROM，U盤，移動硬盤等)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述的方法。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。