專利解密之華為如何利用可見(jiàn)光實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸

（文章來(lái)源：半導(dǎo)體投資聯(lián)盟）

前不久我國(guó)研發(fā)的全球首款商品級(jí)超寬帶可見(jiàn)光通信專用芯片在中國(guó)國(guó)際智能產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上正式發(fā)布, 可支持每秒G比特量級(jí)的高速傳輸, 為室內(nèi)綠色超寬帶信息網(wǎng)絡(luò)、基于虛擬現(xiàn)實(shí)功能的家庭智慧服務(wù)、高速無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)阮I(lǐng)域的可見(jiàn)光通信應(yīng)用提供芯片級(jí)的產(chǎn)品。

可見(jiàn)光通信技術(shù)能夠充分利用燈光在照明的同時(shí)進(jìn)行通信和高速率的數(shù)據(jù)傳輸，而目前實(shí)用化的可見(jiàn)光通信，主要基于LED白光進(jìn)行通信，據(jù)估計(jì)，未來(lái)LED將占據(jù)50%以上的照明市場(chǎng)，推動(dòng)可見(jiàn)光通信走向商用并快速發(fā)展。然而在現(xiàn)有場(chǎng)景中，由于可見(jiàn)光傳輸具有發(fā)送功耗大，傳輸效率低等問(wèn)題，只能向用戶終端傳輸下行鏈路數(shù)據(jù)，但終端很難采用可見(jiàn)光向設(shè)備反饋數(shù)據(jù)，導(dǎo)致雙向通信難以實(shí)現(xiàn)，限制了可見(jiàn)光通信的應(yīng)用。

針對(duì)這一問(wèn)題，在2016年10月17日，華為公司就提出一項(xiàng)名為“可見(jiàn)光通信VLC相關(guān)設(shè)備及方法”的發(fā)明專利（申請(qǐng)?zhí)枺?01480077983.7），申請(qǐng)人為華為技術(shù)有限公司。

此專利主要提供了一種可見(jiàn)光通信（VLC）的相關(guān)設(shè)備以及使用方法，用于實(shí)現(xiàn)在終端僅能夠接收可見(jiàn)光數(shù)據(jù)的情況下，能夠向可見(jiàn)光設(shè)備及時(shí)反饋數(shù)據(jù)。當(dāng)用戶終端在接收設(shè)備通過(guò)可見(jiàn)光鏈路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包后，通過(guò)自身所具備的除可見(jiàn)光通信之外的無(wú)線通信功能向設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸。

圖1左側(cè)展示了用戶終端的結(jié)構(gòu)模塊，VLC接收模塊101用于接收通過(guò)可見(jiàn)光鏈路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，并將其傳遞給102邏輯控制鏈路（LLC）模塊，LLC模塊利用接收到的數(shù)據(jù)包生成帶有成功接收標(biāo)識(shí)的響應(yīng)信息，最后由無(wú)線通信模塊103將此響應(yīng)信息轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)發(fā)送給VLC設(shè)備。可見(jiàn)光通信設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1右側(cè)所示，通信模塊201用于接收承載響應(yīng)信息的通信信號(hào)，并發(fā)送給LLC實(shí)體模塊202，在LLC模塊中根據(jù)響應(yīng)信息數(shù)據(jù)獲取終端成功接收的數(shù)據(jù)包標(biāo)識(shí)，傳輸給VLC發(fā)射模塊203，利用可見(jiàn)光開(kāi)始下一輪的通信數(shù)據(jù)傳輸。在此數(shù)據(jù)交互過(guò)程中，用戶終端反饋給VLC設(shè)備的通信信號(hào)可為WiFi信號(hào)，BT信號(hào)，IR信號(hào)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)信號(hào)等。

可見(jiàn)光雙向通信流程圖如圖2，接入點(diǎn)設(shè)備提供服務(wù)，集成了VLC燈與短距離無(wú)線通信功能，具備VLC發(fā)射模塊(包括MAC層、物理層、發(fā)光器件等)和短距離無(wú)線通信模塊，如WiFi模塊。當(dāng)用戶的數(shù)據(jù)到達(dá)接入點(diǎn)設(shè)備時(shí)， LLC模塊將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為帶有編號(hào)的LLC數(shù)據(jù)包，傳遞給VLC發(fā)射模塊，通過(guò)VLC燈發(fā)送給用戶設(shè)備。用戶設(shè)備的VLC接收模塊將成功接收的LLC數(shù)據(jù)包傳遞給終端的LLC模塊，并通過(guò)WiFi模塊向接入點(diǎn)設(shè)備發(fā)送一個(gè)LLC層的ACK消息，表示終端成功接收。此時(shí)接入點(diǎn)設(shè)備獲取該數(shù)據(jù)，并計(jì)算得到哪些數(shù)據(jù)被用戶成功接收，并確定是否需要進(jìn)行數(shù)據(jù)重傳。

基于此技術(shù)方案，在可見(jiàn)光通信場(chǎng)景下，終端通過(guò)無(wú)線信號(hào)向可見(jiàn)光通信設(shè)備反饋上行數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了在終端僅能夠接收可見(jiàn)光數(shù)據(jù)的情況下，能夠向VLC設(shè)備反饋數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸，從而利用可見(jiàn)光頻譜資源，提高了接入點(diǎn)的通信速率，能夠更好地滿足用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求。

以上就是華為公司的可見(jiàn)光通信技術(shù)，利用普遍存在的可見(jiàn)光資源實(shí)現(xiàn)接入設(shè)備和用戶終端短距離通信，節(jié)省了現(xiàn)有的通信頻譜，同時(shí)還可避免無(wú)線電通信電磁信號(hào)泄露等弱點(diǎn)，快速構(gòu)建抗干擾、抗截獲的安全信息空間。
（責(zé)任編輯：fqj）