本發(fā)明涉及室內(nèi)可見光通信、室內(nèi)可見光照明、室內(nèi)塑料光纖通信和室內(nèi)塑料光纖照明領(lǐng)域，特別是涉及一種室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)的光源布置方法。該方法根據(jù)室內(nèi)的空間參數(shù)建立三維模型，通過使接收平面信噪比方差最小化來對(duì)整個(gè)天花板平面各位置的光源功率進(jìn)行計(jì)算，以保證室內(nèi)可靠和均勻的通信質(zhì)量，并確保在照明平面滿足最低光照度標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)計(jì)算結(jié)果將光源分為兩類，在第一類光源位置安置相應(yīng)發(fā)射光功率的商用LED光源作為主光，并通過光學(xué)器件將LED光源發(fā)出的一部分光耦合進(jìn)塑料光纖引導(dǎo)至第二類光源位置作為輔光光源，實(shí)現(xiàn)LED和塑料光纖相結(jié)合的室內(nèi)可見光通信與照明。該方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，以較低成本保證了通信質(zhì)量的可靠性和均勻性，有效達(dá)到節(jié)能目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是室內(nèi)可見光通信、室內(nèi)可見光照明、室內(nèi)塑料光纖通信和室內(nèi)塑料光纖照明領(lǐng)域，特別是涉及一種室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)的光源布置方法。

背景技術(shù)

節(jié)能的LED技術(shù)已成為目前室內(nèi)照明設(shè)施的首選，而基于LED的可見光通信作為一種附加在室內(nèi)照明設(shè)施上的功能，因其節(jié)能環(huán)保、不占用緊缺的無線頻譜資源、信息保密性好等優(yōu)點(diǎn)，近年來已成為通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。另一方面，塑料光纖廉價(jià)、輕便、芯徑較大，柔韌性好，還具有抗電磁干擾、高帶寬等許多有點(diǎn)，也已被應(yīng)用于照明和短距離信息傳輸領(lǐng)域，隨著成本的進(jìn)一步下降，未來其應(yīng)用前景將十分巨大。但從兼顧二者各自優(yōu)點(diǎn)的角度出發(fā)，目前尚無LED和塑料光纖相結(jié)合的室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)出現(xiàn)。

室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)具有通信和照明兩個(gè)功能。對(duì)于通信而言，由于可見光通信接收機(jī)是移動(dòng)終端，為了保證其在室內(nèi)接收平面任意位置能獲得可靠傳輸性能，需要保證各個(gè)位置的信噪比都能達(dá)到一定指標(biāo)。同時(shí)，室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)會(huì)存在多個(gè)移動(dòng)終端的情況，故從通信公平性角度出發(fā)，也要求接收平面的各個(gè)位置信噪比相互接近。所以，接收平面各個(gè)位置信噪比的均勻性在室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)中尤為重要。另一方面，照明標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于室內(nèi)照明平面光照度的規(guī)定是一個(gè)范圍，例如，室內(nèi)工作場(chǎng)所照明的光照度一般要求為300～1500lx，只要滿足該范圍，即可認(rèn)為光照度達(dá)標(biāo)。故可以對(duì)室內(nèi)照明平面的光照度進(jìn)行重新考量和設(shè)計(jì)，使其盡可能按最低要求滿足照明標(biāo)準(zhǔn)即可，以達(dá)到節(jié)能減排的目的。

雖然專利“CN 201410401349”公開了一種兼顧照明和通信可靠性的室內(nèi)LED燈陣列的布置方法，但存在以下不足之處：

(1)、該專利所提出的方案沒有脫離在天花板平面上設(shè)置的四個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的LED燈陣列的桎梏，各子光源功率相同，只是對(duì)LED燈陣列的位置進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算，故局限性大，無法在接收平面真正取得均勻的信噪比。另外，該專利完全沒有考慮接收平面通信質(zhì)量的均勻性，這會(huì)使可見光通信移動(dòng)終端的移動(dòng)性和多終端的通信公平性受限。

(2)、該專利對(duì)光照度和誤碼率進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化，但目的是為了“滿足室內(nèi)照度的均勻性需求”，這是互相矛盾的。因?yàn)槿绻麨榱双@得光照度的均勻性需求就應(yīng)該對(duì)光照度進(jìn)行單獨(dú)優(yōu)化，否則無法獲得真正均勻的光照度。另外，相比于光照度的均勻性，光照度是否滿足照明標(biāo)準(zhǔn)顯得更為重要，從該專利的附圖可以看到，采用聯(lián)合優(yōu)化方法計(jì)算后，部分區(qū)域的光照度無法達(dá)到照明標(biāo)準(zhǔn)的最低值（對(duì)于辦公室而言最低光照度應(yīng)大于300lx），且并不均勻，這會(huì)造成室內(nèi)局部區(qū)域較暗，照明效果差。

(3)、該專利進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化另一出發(fā)點(diǎn)是“對(duì)于通信系統(tǒng)而言，當(dāng)然是希望誤比特率能夠越小越好”。但需注意的是，追求越小越好的誤碼率付出的代價(jià)是不斷增大的信噪比，這也意味著不斷增大的發(fā)射信號(hào)功率，這與節(jié)能減排的初衷是相違背的。其實(shí)，在室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)的信噪比并不需要越大越好，只要大于一個(gè)門限值，配合前向糾錯(cuò)碼的使用，就可以實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)傳輸，實(shí)現(xiàn)可靠通信，同時(shí)也達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

(4)、該專利采用四個(gè)LED燈陣列進(jìn)行照明，每個(gè)陣列包含成百上千個(gè)子光源以及與其他配套電子元件，故障概率大，安裝、維護(hù)、更換成本高，難度大。

發(fā)明內(nèi)容