ES2569935T3

ES2569935T3 - Procedimiento y disposición para la transmisión de datos con al menos dos fuentes de radiación

Info

Publication number: ES2569935T3
Application number: ES07729119.3T
Authority: ES
Inventors: Sebastian Randel; Harald Rohde
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2006-05-24
Filing date: 2007-05-14
Publication date: 2016-05-13
Anticipated expiration: 2027-05-14
Also published as: AU2007253450B2; KR20090024726A; DE102006024421B3; KR101414671B1; AU2007253450A1; EP2020102A1; JP4637263B2; EP2020102B1; WO2007135014A1; JP2009538071A; CN101449492A; CN101449492B

Abstract

Procedimiento para la transmisión de datos con al menos dos fuentes de radiación, en el que - mediante las fuentes de radiación se emite radiación con en cada caso una intensidad que puede fijarse esencialmente constante en el promedio en el tiempo; - al menos dos de las intensidades se varían con en cada caso una frecuencia portadora; caracterizado porque - al menos una parte de los datos se transmite por medio de una relación de fase de las frecuencias portadoras de al menos dos de las fuentes de radiación entre sí.

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

DESCRIPCION

Procedimiento y disposition para la transmision de datos con al menos dos fuentes de radiation

La invention se refiere a un procedimiento y una disposition para la transmision de datos con al menos dos fuentes de radiation.

Una fuente de radiation, cuya intensidad puede variarse rapidamente, es decir con alta frecuencia, puede aprovecharse para transmitir datos. Esta manera de transmitir datos presenta por ejemplo la ventaja de ser poco vulnerable a las interferencias electromagneticas. Ademas, es posible de manera mas sencilla, que en el caso de una transmision con por ejemplo WLAN, bloquear las senales. Esto puede servir, por ejemplo, para retener las senales en una sala.

Ejemplos de fuentes de radiation, que pueden modularse rapidamente, son los diodos emisores de luz (LED, Light Emitting Diode) y los diodos laser.

Para la transmision de los datos se conoce realizar una manipulation de encendido/apagado (on/off keying), es decir conmutar la fuente de radiation entre un estado apagado y uno encendido. Ademas se conoce hacer funcionar un LED con OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex, multiplex por division de frecuencias ortogonales) para la transmision.

El objetivo en el que se basa la invention es indicar un procedimiento y una disposition para la transmision de datos con al menos dos fuentes de radiation, con los que pueda alcanzarse una tasa de transmision elevada.

Este objetivo se alcanza en cuanto al procedimiento mediante un procedimiento segun la revindication 1 y en cuanto a la disposition mediante una disposition segun la revindication 11. Las reivindicaciones dependientes se refieren a configuraciones ventajosas de la invention.

En el procedimiento para la transmision de datos con al menos dos fuentes de radiation, mediante las fuentes de radiation se emite radiation con en cada caso una intensidad que puede fijarse esencialmente constante en el promedio en el tiempo. Ademas, al menos dos de las intensidades se varlan con en cada caso una frecuencia portadora. Al menos una parte de los datos se transmiten por medio de una relation de fase de las frecuencias portadoras de al menos dos de las fuentes de radiation entre si.

En el caso de las fuentes de radiation puede tratarse, por ejemplo, de fuentes de radiation de recombination tales como LED, de diodos laser, radiadores termicos tales como bombillas incandescentes, o de tubos fluorescentes. A este respecto, es posible que en el caso de todas las fuentes de radiation se trate del mismo tipo de fuente de radiation, por ejemplo un grupo de diez LED, pero tambien es posible que se use una mezcla de fuentes de radiation de diferentes tipos, por ejemplo un tubo fluorescente y dos LED.

Al menos dos de las fuentes de radiation se hacen funcionar de tal manera que emiten una intensidad que puede fijarse esencialmente constante en el promedio en el tiempo, variandose las intensidades con en cada caso una frecuencia portadora. Por tanto, el promedio en el tiempo se refiere, por ejemplo, a al menos un periodo de la frecuencia portadora.

Para la transmision de al menos una parte de los datos se usa una relation de fase de las frecuencias portadoras de al menos dos de las fuentes de radiation entre si. Por ejemplo, para una codification de un bit en el caso de un 0 (cero) puede usarse la misma position de fase para dos fuentes de radiation, mientras que para un 1 (uno) las fases de las fuentes de radiation se desplazan por ejemplo 180° una con respecto a la otra. Tambien son posibles otras posiciones de fase. Una posibilidad adicional consiste en, por ejemplo, usar las posiciones de fase de mas de dos fuentes de radiation, para codificar en cada caso una pluralidad de bits en un ciclo. Resultan posibilidades adicionales mediante un uso de un procedimiento conocido para la modulation de frecuencia y/o de fase, en el que se usa adicionalmente una relation entre las posiciones de fase de dos fuentes de radiation. Ejemplos de procedimientos de modulation conocidos son, entre otros:

- modulation por desplazamiento de fase, PSK (Phase Shift Keying);

- modulation por desplazamiento de fase terminal, DPSK (Differential Phase Shift Keying);

- multiplex por division de frecuencia, FDM (Frequency Division Multiplex);

- modulation de amplitud en cuadratura, QAM;

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

- modulacion por desplazamiento mlnimo, MSK (Minimum Shift Keying);

- modulacion de fase en cuadratura, QPSK.

Con una parte del procedimiento ya pueden transmitirse varios bits en un ciclo.

Mediante el procedimiento segun la invencion es posible un aumento de la tasa de transmision de datos y/o una mejora de la calidad de transmision.

Preferiblemente se usa al menos una fuente de radiacion para la emision de luz visible. De este modo puede realizarse, por ejemplo sin una fuente de luz adicional, una indicacion de si ahora mismo estan transmitiendose datos, apagandose por ejemplo la fuente de radiacion siempre que en ese momento no haya que transmitir ningun dato.

Preferiblemente, las intensidades de al menos una parte de las fuentes de radiacion se fijan de manera que la radiacion es adecuada para la iluminacion. De este modo se obtiene la ventaja de que, por medio de las fuentes de radiacion pueden llevarse a cabo al mismo tiempo una transmision de datos y una iluminacion, por ejemplo de una sala.

Alternativa o adicionalmente tambien puede usarse una fuente de radiacion para la emision de luz no visible, en particular radiacion infrarroja o ultravioleta. De este modo se obtiene la ventaja de que es posible usar una relacion de fase entre la fuente de radiacion para la emision de luz no visible y al menos una fuente de radiacion adicional para la transmision de al menos una parte de los datos. De este modo se consigue una seguridad mejorada, dado que por ejemplo la radiacion ultravioleta no atraviesa un cristal. Dado que para recibir los datos tambien se requiere la recepcion de la radiacion ultravioleta, los datos ya no se reciben detras del cristal.

Existe la posibilidad de que las intensidades de al menos dos de las fuentes de radiacion sean diferentes. De este modo puede conseguirse un tipo de iluminacion que puede fijarse. Por ejemplo, en el caso de usar varios LED de diferente color, puede conseguirse un color de luz total que puede fijarse.

En una configuracion ventajosa de la invencion, los espectros de las fuentes de radiacion esencialmente no se solapan. Por esto se entiende, por ejemplo, que en una banda del espectro emitida por una de las fuentes de radiacion las otras fuentes de radiacion solo emiten una intensidad reducida, tal como ocurre por ejemplo en el caso de LED de diferentes colores. Resulta conveniente usar al menos una fuente de radiacion, cuya radiacion contiene esencialmente de manera exacta una longitud de onda, en particular un LED. De este modo se evita una diafonla de las senales de las fuentes de radiacion individuales y por consiguiente se reduce la vulnerabilidad de la transmision. De esto resulta una mayor tasa de transmision.

En una configuracion ventajosa de la invencion, para al menos una intensidad la potencia de variation, con la que se varla, es pequena en comparacion con la intensidad, en particular menor que el 10% de la intensidad, en una configuracion menor que el 1% de la intensidad. De este modo se consigue que, tambien en el caso de una frecuencia portadora reconocible para el ojo, la intensidad parezca constante en su mayor parte. Ademas tiene la ventaja de que la intensidad puede seleccionarse de este modo cerca de una intensidad maxima posible para la fuente de radiacion.

En un perfeccionamiento ventajoso adicional de la invencion, al menos una frecuencia portadora es mayor de 100 Hz, en particular igual a 100 kHz. De este modo se consigue que para el ojo humano la intensidad de la fuente de radiacion correspondiente parezca constante. Ademas, el uso de una alta frecuencia portadora tiene la ventaja de posibilitar una alta tasa de transmision de datos.

En un perfeccionamiento ventajoso adicional de la invencion, las frecuencias portadoras son iguales. De este modo se consigue una simplification en la recepcion de los datos, dado que siempre puede explorarse la misma frecuencia. Por tanto, en este caso puede aprovecharse que varias portadoras de la misma frecuencia y la misma position de fase puedan usarse para transmitir datos.

La disposition para la transmision de datos presenta al menos dos fuentes de radiacion para la emision de radiacion con en cada caso una intensidad que puede fijarse esencialmente constante en el promedio en el tiempo, que estan configuradas de modo que al menos dos de las intensidades se varlan con en cada caso una frecuencia portadora y al menos una parte de los datos se transmite por medio de una relacion de fase de las frecuencias portadoras de al menos dos de las fuentes de radiacion entre si. Un procedimiento de transmision segun el estado de la tecnica se conoce por el documento US-A-7006768.

Detalles y ventajas adicionales de la invencion se explican mas detalladamente mediante ejemplos de realization representados en los dibujos. A este respecto, muestran

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

la figura 1 una sala con un grupo de tres LED como fuente de iluminacion y de datos

la figura 2 una estructura esquematica de una unidad de recepcion

la figura 3 esquematicamente la evolucion de fase de tres componentes de color.

La sala a modo de ejemplo representada en la figura 1 se ilumina con una lampara A. La lampara A contiene 30 LED. De estos, 10 LED son LED rojos, 10 LED verdes y 10 LED azules. En la sala hay ademas una mesa sobre la que se encuentra un ordenador C. En una pared de la sala R se encuentra un regulador H de calefaccion para regular la calefaccion de la sala.

Tanto el ordenador C como el regulador H de calefaccion presentan un dispositivo de recepcion, con el que pueden recibir datos transmitidos desde la lampara A. Una estructura esquematizada a modo de ejemplo de la unidad de recepcion se esboza en la figura 2. La unidad de recepcion presenta tres fotodiodos con filtros F opticos de banda estrecha. Los filtros F estan disenados de tal manera que el respectivo fotodiodo P solo recibe la senal en cada caso de un grupo de LED de la lampara A. Por tanto, uno de los fotodiodos P recibe la porcion de luz roja, uno la verde y uno la azul. Las salidas de los fotodiodos P estan conectadas con un circuito W de evaluacion electronico, que se ocupa de una recuperacion de la temporizacion y por cada comparador de fase determina los datos de la posicion de fase de las senales de LED unas respecto a otras.

En un primer ejemplo de realizacion, se pretende que la codificacion de bits de los datos que van a transmitirse tenga lugar en el lado del emisor de la siguiente manera: si los tres componentes de color, es decir la luz roja, verde y azul presentan la misma posicion de fase, entonces esto corresponde a la secuencia de bits “00”, es decir dos ceros consecutivos. Si el componente de color rojo y el azul estan en la misma fase y el componente de color verde esta en oposicion de fase, es decir el componente de color verde presenta una posicion de fase desplazada 180°, entonces esto corresponde a la secuencia de bits “01”. Si el componente de color rojo y el verde estan en la misma fase y el componente de color azul esta en oposicion de fase, esto corresponde a la secuencia de bits “10”. Si el componente de color azul y el verde estan en la misma fase y el componente de color rojo esta en oposicion de fase, esto corresponde a la secuencia de bits “11”.

En un segundo ejemplo de realizacion, pueden usarse adicionalmente varias posiciones de fase en un componente de color. Asl, por ejemplo las frecuencias portadoras de los componentes de color pueden presentar en cada caso dos porciones desplazadas 45° en la posicion de fase. Estas porciones desplazadas pueden usarse en cada caso independientemente entre si. De este modo, el metodo de codificacion usado para el primer ejemplo de realizacion puede usarse por duplicado al mismo tiempo. De este modo es posible conseguir la tasa de transmision doble.

La figura 3 muestra una evolucion a modo de ejemplo de las intensidades R, G, B de los componentes de color de la lampara A, es decir de sus LED. En este sentido, se parte de la base de que los en cada caso 10 LED presentan la evolucion de intensidad correspondiente, dado que de este modo la potencia de senal es la mayor. Sin embargo, tambien es posible que unicamente se haga funcionar una parte de los LED, mientras que la parte restante de los LED presentan una intensidad constante. Esto ultimo puede ser de utilidad, por ejemplo, cuando los LED de un componente de color estan distribuidos por un tramo grande, lo que debido a las diferencias en las distancias recorridas conducirla a un difuminado de la posicion de fase y con ello a una mayor vulnerabilidad.

La figura muestra una evolucion G de la intensidad verde, una evolucion R de la intensidad roja y una evolucion B de la intensidad azul. La frecuencia portadora usada en este caso corresponde a 100 kHz, correspondiente a un periodo de 10 ps segun la figura 3. En el caso de la amplitud lumlnica puede tratarse de una medida para la potencia luminosa, o si no tambien de una tension de activacion para los LED L de la lampara A.

Las intensidades en promedio constantes de los LED segun la figura 3 conducirlan en la lampara A a un tono de luz naranja. Debido a la muy alta frecuencia portadora, las oscilaciones de las intensidades R, G, B para el ojo humano no son visibles, y los LED L y por consiguiente la lampara A emiten una claridad aparentemente constante. Ademas de la frecuencia portadora de 100 kHz usada en este caso tambien pueden seleccionarse otras frecuencias portadoras, por ejemplo 20 MHz o 10 KHz.

Las tres frecuencias portadoras representadas para los componentes de color presentan saltos de fase. La posicion de fase de los componentes de color unos respecto a otros sirve para la codificacion de bits, tal como se describe en el primer ejemplo de realizacion. En el plazo de los primeros 10 ps los tres componentes de color estan en la misma fase. Durante los segundos 10 ps, el componente de color rojo estan en oposicion de fase, durante los terceros 10 ps los tres componentes de color estan de nuevo en la misma fase y durante los cuartos 10 ps el componente de color verde esta en oposicion de fase.

Los bits transmitidos por medio de las posiciones de fase se indican en la parte inferior de la figura 3 como numeros. Asl, con la evolucion de intensidad a modo de ejemplo facilitada en la figura 3 se transmite la secuencia de bits

5

10

15

20

25

30

35

40

“00110001”.

Los datos transmitidos de esta manera a traves de la lampara A y por consiguiente los LED L pueden, por ejemplo, recibirse por el ordenador C. A este respecto, puede tratarse, por ejemplo, de datos requeridos de Internet por el ordenador C. Ademas, tambien el regulador H de calefaccion puede recibir datos de la lampara A. Para el regulador H de calefaccion son interesantes, por ejemplo, los datos que sirven para controlar las calefacciones en la sala R. Estos pueden comunicarse, por ejemplo, desde el exterior a traves de un telefono movil o desde un sistema de control central al regulador H de calefaccion.

Es posible que la separation mecanica de las fuentes de luz entre si, es decir por ejemplo el uso de dos LED dispuestos uno al lado de otro, conduzca a una influencia de las diferencias en las distancias recorridas hasta el receptor. Si se usa por ejemplo una frecuencia portadora de 1 MHz, esto corresponde a una longitud de onda de aproximadamente 300 m. Si dos fuentes de luz estan colocadas alejadas una de otra, por ejemplo a una distancia de 100 m una de otra en un pabellon deportivo, entonces puede obtenerse como resultado un desplazamiento de fase claro e impredecible.

Por tanto, un desplazamiento de fase en el lado de emisor de 180° entre los componentes de color puede conducir a un desplazamiento de fase fijo, pero impredecible, en el receptor, eventualmente incluso a una position de fase igual. Por tanto, es conveniente llevar a cabo en el receptor en primer lugar una sincronizacion, con la que, con un preambulo antepuesto por el emisor, se permite al receptor determinar el desfase conseguido mediante la geometrla entre los componentes de color. Despues puede empezarse con la verdadera reception de los datos.

Una alternativa a la sincronizacion consiste en que en lugar de la posicion de fase absoluta de los componentes de color entre si, se use un cambio de las posiciones de fase para la codification de bits. De este modo, la posicion de fase absoluta de los componentes de color resulta insignificante en el receptor. Sin embargo, los cambios de la posicion de fase llegan al receptor de manera inalterada.

Si se apaga la lampara A, ya no es posible una transmision de datos sin mas. Para posibilitar a pesar de ello una transmision, puede, por ejemplo, en lugar de apagar completamente la lampara A disminuirse su intensidad unicamente tanto que, por ejemplo, a la luz del dla no emita luz perceptible para un ojo humano. Por consiguiente parece estar apagada, mientras que ademas es posible una transmision de datos. A este respecto, una intensidad reducida conduce a una menor relation senal a ruido. Esto conduce a su vez, por ejemplo, a una menor tasa de transmision de datos.

Un tercer ejemplo de realization para el procedimiento segun la invention se obtiene de que, adicionalmente a los tres componentes de color usados en los ejemplos de realizacion hasta el momento de la lampara A, se usa un LED ultravioleta adicional. La radiation del LED ultravioleta no puede, ademas de las paredes de la sala, atravesar tampoco las ventanas de la sala y por consiguiente no puede recibirse fuera de la sala, siempre que no existan puertas u otras aberturas.

En el tercer ejemplo de realizacion se usan las posiciones de fase relativas de los ahora cuatro componentes de color para codificar en una etapa una secuencia de bits de tres bits. Dado que el componente de color ultravioleta no puede recibirse fuera de la sala, no puede tener lugar una decodificacion de la transmision fuera de la sala, tampoco aunque puedan recibirse las senales de los otros tres componentes de color. De este modo se consigue una seguridad de interceptacion aumentada, mientras que al mismo tiempo se hace posible una iluminacion de la sala con la lampara A y una transmision de datos.

Claims

5

10

15

20

25

30

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la transmision de datos con al menos dos fuentes de radiacion, en el que

- mediante las fuentes de radiacion se emite radiacion con en cada caso una intensidad que puede fijarse esencialmente constante en el promedio en el tiempo;

- al menos dos de las intensidades se varlan con en cada caso una frecuencia portadora; caracterizado porque

- al menos una parte de los datos se transmite por medio de una relacion de fase de las frecuencias portadoras de al menos dos de las fuentes de radiacion entre si.
2. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que se usa al menos una fuente de radiacion para la emision de luz visible.
3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, en el que se usa al menos una fuente de radiacion para la emision de luz no visible, en particular radiacion infrarroja o ultravioleta.
4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que las intensidades de al menos una parte de las fuentes de radiacion se fijan de tal manera que la radiacion es adecuada para la iluminacion.
5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que las intensidades de al menos dos de las fuentes de radiacion son diferentes.
6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que los espectros de las fuentes de radiacion esencialmente no se solapan.
7. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que se usa al menos una fuente de radiacion, cuya radiacion contiene esencialmente de manera exacta una longitud de onda, en particular un LED.
8. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que para al menos una intensidad la potencia de variacion, con la que se varla, es menor que el 10% de la intensidad.
9. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos una frecuencia portadora es mayor de 100 Hz, en particular igual a 100 kHz.
10. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que las frecuencias portadoras son iguales.
11. Disposicion para la transmision de datos con al menos dos fuentes de radiacion para la emision de radiacion con en cada caso una intensidad que puede fijarse esencialmente constante en el promedio en el tiempo, que estan configuradas de modo que al menos dos de las intensidades se varlan con en cada caso una frecuencia portadora y caracterizada porque al menos una parte de los datos se transmite por medio de una relacion de fase de las frecuencias portadoras de al menos dos de las fuentes de radiacion entre si.