一种可见光通信方法、通信装置、发射装置和通信系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种可见光通信方法、通信装置、发射装置和通信系统。

背景技术

可见光通信是一种将照明与通信相结合的无线通信方式，它利用发光二极管(Light Emitting Diode，LED)等可见光光源发出肉眼难以分辨的高速明暗变化的光信号进行信息传输。这种无线通信方法无需电磁频谱许可，不会引入对其他设备的电磁干扰。

近年来，LED以高效、节能、环保和寿命长等优势快速占据照明市场，而且随着智能家居的普及深入到各种室内场景中，智能灯具一般搭载有WIFI、蓝牙和微控制器等电子器件，同样也便于搭载可见光通信发射端。一般情况下，可见光通信的接收端包括：光电二极管(PIN)，雪崩二极管(APD)，图像传感器，以及一些特殊应用场景下的特种接收器。在室内场景下，智能手机、平板电脑和智能摄像头等均配备有CMOS图像传感器的智能终端，不需要搭建新的接收传感器即可实现可见光通信中的信息接收。使用CMOS图像传感器通过固定间隔的时间对LED可见光光源发射的信号进行采样接收，由于CMOS图像传感器的卷帘快门效应，该场景直接限制可见光光源的发送调制频率，使用常规的LED恒流驱动器会使得LED发光过程中存在一定的闪烁。当CMOS传感器距离光源较远时(大于3米)，接收端获得的调制光信噪比减小，CMOS图像传感器的离散采样叠加收发的时钟不同步影响，不合理的帧设计使得误码率相应增大。

发明内容

本发明提供了一种可见光通信方法、通信装置、发射装置和通信系统，以解决现有技术中人眼可见的闪烁、信噪比减少以及误码率增大的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种可见光通信方法，应用于可见光通信系统中的发射装置；所述方法，包括：

采用第一编码方式对原始信息进行编码，得到对应的目标信息；

根据所述可见光通信系统中接收端中的图像传感器的刷新率确定每个数据帧对应的最小传输持续时长；

按照所述最小传输持续时长对应的数据帧对所述目标信息进行组帧，得到对应的至少两个目标数据帧；

采用第二编码方式对所述目标数据帧中的比特流进行编码，得到对应帧的灯光控制数据，以使所述发射装置中的调光驱动模块按照所述灯光控制数据中的比特流控制所述发射装置中的灯光模块进行亮灭切换。

根据本发明的另一方面，提供了可见光通信装置，应用于可见光通信系统中的发射装置；所述可见光通信装置，包括：

编码模块，用于采用第一编码方式对原始信息进行编码，得到对应的目标信息；

持续时长确定模块，用于根据所述可见光通信系统中接收端中的图像传感器的刷新率确定每个数据帧对应的最小传输持续时长；

组帧模块，用于按照所述最小传输持续时长对应的数据帧对所述目标信息进行组帧，得到对应的至少两个目标数据帧；

控制数据确定模块，用于采用第二编码方式对所述目标数据帧中的比特流进行编码，得到对应帧的灯光控制数据，以使所述发射端中的调光驱动模块按照所述灯光控制数据中的比特流控制所述发射端中的灯光模块进行亮灭切换。

根据本发明的另一方面，提供了一种可见光发射装置，包括：微控制器、调光驱动模块和灯光模块；

其中，所述微控制器与所述调光驱动模块的一端连接，所述调光驱动模块的另一端与所述灯光模块连接；

所述微控制器采用第一编码方式对原始信息进行编码，得到对应的目标信息，根据可见光接收装置中图像传感器的刷新率确定每个数据帧对应的最小传输持续时长，按照最小传输持续时长对应的数据帧对所述目标信息进行组帧，得到对应的至少两个目标数据帧，采用第二编码方式对所述目标数据帧中的比特流进行编码，得到对应帧的灯光控制数据，以使所述调光驱动模块按照所述灯光控制数据中的比特流控制所述灯光模块进行亮灭切换。

根据本发明的另一方面，提供了可见光通信系统，包括：可见光接收装置和如上述任一实施例所述的可见光发射装置。

根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的可见光通信方法。

本发明实施例的技术方案，通过采用第一编码方式对原始信息进行编码，得到对应的目标信息，并采用接收端中图像传感器的刷新率确定每个数据帧对应的最小传输持续时长，并按照最小传输持续时长配置新的数据帧格式，对目标信息进行组帧，得到对应的多个目标数据帧，并采用第二编码方式对目标数据帧中的比特流进行编码，得到对应帧的灯光控制数据，以使调光驱动模块按照灯光控制数据中的比特流控制灯光模块进行亮灭切换，解决了现有技术中信噪比减少以及误码率增大的技术问题，有效提升了发射端与接收端之间的信息接收准确率，进而提高了接收端的信噪比，以及降低了误码率；以及采用调光驱动模块按照灯光控制数据中的比特流控制灯光模块的亮灭切换，克服了现有技术中只有恒流驱动器控制灯光模块快速亮灭导致驱动电流波动问题，进而存在人眼可感知的闪烁问题。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种可见光通信方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的另一种可见光通信方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的一种可见光通信的编码示意图；

图4是本发明实施例提供的一种发射端调制信息最小数据帧的示意图；

图5是本发明实施例提供的一种发射端调制信息经过CMOS图像传感器采集后的示意图；

图6是本发明实施例提供的一种可见光通信装置的结构框图；

图7是本发明实施例提供的一种可见光发射装置的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的另一种可见光发射装置的结构示意图；

图9是本发明实施例提供的又一种可见光发射装置的结构框图；

图10是本发明实施例提供的一种可见光通信系统的结构框图；

图11是本发明实施例提供的一种作为接收端的电子设备的结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在一实施例中，图1是本发明实施例提供的一种可见光通信方法的流程图，本实施例可适用于有效提升室内照明可见光通信质量的情况，该方法可以由可见光通信系统中的发射端来执行，该可见光通信系统中的发射端可以采用硬件和/或软件的形式实现，该可见光通信系统中的发射装置可配置于照明设备中。其中，发射端包括：微控制器、调光驱动模块和灯光模块。

如图1所示，该方法包括：

S110、采用第一编码方式对原始信息进行编码，得到对应的目标信息。

其中，原始信息指的是发射端需要发送的并未处理的信息；第一编码方式指的是对原始信息进行前向纠错信道编码的一种方式。示例性地，第一编码方式可以为：Reed-Solomon(里德-所罗门)前向纠错编码方式。在实施例中，可以通过前向纠错编码方式对原始信息进行编码，得到对应的目标信息。

S120、根据可见光通信系统中接收端中的图像传感器的刷新率确定每个数据帧对应的最小传输持续时长。

其中，可见光通信系统包括发射端和接收端，其中，发射端可以为LED照明设备；接收端可以为智能终端，比如，智能手机、平板电脑和智能摄像头等配置CMOS图像传感器的智能终端。可以理解为，图像传感器可以包括但不限于COMS图像传感器。最小传输持续时长指的是发射端将每个数据帧所包含总比特数的比特流发送至接收端所需要的最短时长，也可以理解为发射端信息编码的最小时间长度；刷新率指的是接收端中摄像头所配置的CMOS图像传感器的视频流帧率。

需要说明的是，为了确定每个数据帧对应的最小传输持续时长，需要获取接收端中图像传感器的最大刷新率。

S130、按照最小传输持续时长对应的数据帧对目标信息进行组帧，得到对应的至少两个目标数据帧。

其中，目标数据帧为目标信息的子集。在实施例中，按照最小传输持续时长对应的数据帧对目标信息进行分割组帧，得到对应的多个目标数据帧。其中，目标数据帧的个数与目标信息包含的总比特数以及每个数据帧包含的总比特数有关。在一示例中，可以确定目标信息包含的总比特数与每个数据帧包含的总比特数之间的比值，并将该比值作为目标数据帧的个数。比如，目标信息包含的总比特数为S1，每个数据帧包含的总比特数为n，则目标数据帧的个数为S1/n。

在一实施例中，每个目标数据帧包括帧边界条纹和帧数据条纹；其中，帧边界条纹的宽度大于帧数据条纹中宽度最大所对应条纹的宽度；帧数据条纹包括：第一类型亮条纹，第二类型亮条纹，第一类型暗条纹和第二类型暗条纹；其中，第一类型亮条纹与第一类型暗条纹的宽度以及所包含的比特数相同，以及第二类型亮条纹与第二类型暗条纹的宽度以及所包含的比特数相同。帧边界条纹用于作为相邻的两个数据帧之间的边界，为了便于查看相邻的两个数据帧之间的边界，帧边界条纹的宽度大于帧数据条纹中宽度最大所对应条纹的宽度。在帧数据条纹中包括四个不同的条纹，其中，包含两个亮条纹(即第一类型亮条纹和第二类型亮条纹)，以及两个暗条纹(即第一类型暗条纹和第二类型暗条纹)。

在一实施例中，第一类型亮条纹和第一类型暗条纹的宽度的确定方式，包括：根据接收端中图像传感器的最小快门时间确定最短持续传输时长；根据最短持续传输时长和在最小持续传输时长内的比特传输总数量确定第一类型亮条纹和第一类型暗条纹对应的宽度。其中，最短持续传输时长可以采用帧数据条纹中宽度最小的条纹所包含的比特数量进行表征，用于指示1个比特所需要的传输时长；最小持续传输时长用于指示一个数据帧所需要的传输时长。在实际操作过程中，图像传感器的最小快门时间与自身的性能参数有关，一般来说，可以预先获取照明设备所关联的接收端中图像传感器的最小快门时间，也可以根据大量实验数据预先配置一个最小快门时间，对此并不进行限定。

S140、采用第二编码方式对目标数据帧中的比特流进行编码，得到对应帧的灯光控制数据，以使发射装置中的调光驱动模块按照灯光控制数据中的比特流控制发射装置中的灯光模块进行亮灭切换。

其中，调光驱动模块用于控制灯光模块进行快速亮灭切换；灯光模块指的是照明设备中的LED灯珠，在一示例中，灯光模块中可以包括一个或多个LED灯珠，在灯光模块包括多个LED灯珠时，灯光模块也可以称为LED灯珠阵列。可以通过LED灯珠的串联或并联方式构成对应的LED灯珠阵列，LED灯珠阵列中串联的LED灯珠越多，需要的驱动电压就越高；LED灯珠阵列中并联的LED灯珠越多，需要的驱动电流就越高，可以根据不同的室内照明设备需要的功率等级配置LED灯珠阵列的组成方式。

其中，第二编码方式指的是对目标数据帧中的比特流进行比特率调整的一种方式。示例性地，第二编码方式可以为Manchester编码。在一实施例中，每帧灯光控制数据包含的第一比特数量和第二比特数量相同。在实施例中，采用第二编码方式对目标数据帧中的比特流进行编码，使得每帧的灯光控制模块中包含的第一比特数量和第二比特数量相同，从而可以减少灯光模块向接收端传递信息时的平均电流波动。其中，第一比特和第二比特是不同的两种比特值，比如，第一比特的比特值为0，则第二比特的比特值为1。

本实施例的技术方案，通过采用第一编码方式对原始信息进行编码，得到对应的目标信息，并采用接收端中图像传感器的刷新率确定每个数据帧对应的最小传输持续时长，并按照最小传输持续时长配置新的数据帧格式，对目标信息进行组帧，得到对应的多个目标数据帧，并采用第二编码方式对目标数据帧中的比特流进行编码，得到对应帧的灯光控制数据，以使调光驱动模块按照灯光控制数据中的比特流控制灯光模块进行亮灭切换，解决了现有技术中信噪比减少以及误码率增大的技术问题，有效提升了发射端与接收端之间的信息接收准确率，进而提高了接收端的信噪比，以及降低了误码率；以及采用调光驱动模块按照灯光控制数据中的比特流控制灯光模块的亮灭切换，克服了现有技术中只有恒流驱动器控制灯光模块快速亮灭导致驱动电流波动问题，进而存在人眼可感知的闪烁问题。

在一实施例中，图2是本发明实施例提供的另一种可见光通信方法的流程图，本实施例是在上述实施例的基础上，对最小传输持续时长和目标数据帧的确定过程进行说明。如图2所示，该方法包括：

S210、采用第一编码方式对原始信息进行编码，得到对应的目标信息。

S220、根据可见光通信系统中接收端中的图像传感器的刷新率确定接收端的数据采样最小时长。

其中，数据采样最小时长指的是接收端每次采样的最短时间长度。在实施例中，可以将接收端中图像传感器的刷新率的倒数作为接收端的数据采样最小时长。

S230、根据数据采样最小时长以及在数据采样最小时长内的数据帧传输总数量确定每个数据帧对应的最小传输持续时长。

其中，数据帧传输总数量指的是在数据采样最小时长内可以发送的数据帧的总数量。可以将数据采样最小时长与在数据采样最小时长内的数据帧传输总数量之间的比值作为每个数据帧对应的最小传输持续时长。

S240、按照最小传输持续时长确定每个数据帧包含的比特总数量。

其中，比特总数量指的是数据帧中有效数据所占用比特的总数量。在实施例中，在根据最小传输持续时长配置数据帧的帧格式的情况下，可以确定数据帧中可以包含的比特总数量。具体地，在数据帧中包括帧头字段和有效数据字段，可以根据数据帧中有效数据字段占用的比特数，确定每个数据帧包含的比特总数量。当然，有效数据字段所占用比特全部承载数据的情况下，有效数据字段占用的比特数，即为每个数据帧包含的比特总数量。

S250、从目标信息中截取与比特总数量等同的目标子信息。

其中，目标子信息指的是每个数据帧中所包含的信息。目标子信息为目标信息的子集，并且，目标子信息可以为0,1比特的比特流。在实施例中，按照信息排列序列从目标信息中截取与比特总数量等同的比特，作为对应数据帧的目标子信息。

S260、将目标子信息存储至有效数据字段，得到对应的至少两个目标数据帧。

其中，每个数据帧中包括帧头和有效数据字段，其中，帧头字段可以包括特定比特序列和帧序号，特定比特序列可以为{10}，帧序号用于表征不同数据帧的编号，帧序号的最小值可以为0，最大值为小于目标数据帧的个数的整数，比如，目标数据帧的个数为M，则帧序号的取值为[0,M)；有效数据字段用于承载目标子信息。在实施例中，可以将目标子信息存储至有效数据字段中，以及将该目标数据帧对应的帧序号存储至帧头字段中，得到对应的目标数据帧。

S270、采用第二编码方式对目标数据帧中的比特流进行编码，得到对应帧的灯光控制数据，以使发射装置中的调光驱动模块按照灯光控制数据中的比特流控制发射装置中的灯光模块进行亮灭切换。

在实际通信过程中，由于室内照明可见光通信系统中发射端与接收端的时钟不同步，目标数据帧中有效数据字段承载的比特值可能发生移动变化，为了接收端每次均可以采样到有效的数据帧，以及满足室内较远距离通信，在数据采样最小时长内的数据帧传输总数量至少大于1。

在一实施例中，图3是本发明实施例提供的一种可见光通信的编码示意图。以第一编码方式为Reed-Solomon前向纠错编码方式，第二编码方式为Manchester编码，图像传感器为CMOS图像传感器，灯光模块为LED灯珠阵列为例，对可见光通信系统中发射端进行信息编码的过程进行说明。如图3所示，本实施例中可见光通信系统中发射端进行信息编码的过程包括如下步骤：

步骤1，原始信息S通过Reed-Solomon前向纠错编码方式进行编码后变为目标信息S1。

步骤二：根据接收端中CMOS图像传感器的刷新率Fs，确定数据帧对应的最小传输持续时长T1/N。

其中，数据采样最小时长T1＝1/Fs，N代表在T1时间内可以发送的数据帧总数量(即数据帧传输总数量)。

步骤三，将目标信息S1依照最小的数据帧格式进行组帧，目标信息S1分割组帧成待发送的M个目标数据帧。

步骤四：图4是本发明实施例提供的一种发射端调制信息最小数据帧的示意图。如图4所示，为作为发射端的LED照明设备亮灭切换在CMOS图像传感器上产生的明暗交替的条纹。其中，数据帧包括帧边界条纹和帧数据条纹，其中，帧边界条纹也可以称为粗PWM关断条纹，粗PWM关断条纹的宽度大于帧数据条纹中最粗条纹的宽度，并且，帧边界条纹用于作为相邻两个数据帧与数据帧之间的边界。帧数据条纹包含亮暗两种类型的条纹，每种类型的条纹有两种宽度，即第一类型亮条纹，第二类型亮条纹，第一类型暗条纹和第二类型暗条纹；其中，细的亮条纹(即第一类型亮条纹)代表数据比特{1}，粗的亮条纹(即第二类型亮条纹)代表数据比特{11}，细的暗条纹(即第一类型暗条纹)代表数据比特{0}，粗的暗条纹(即第二类型暗条纹)代表数据比特{00}。数据帧包含帧头与有效数据字段，帧头字段一般为特定比特序列{10}与帧序号FN(起始为0，小于M)的结合，有效数据字段包含从数据流S1中等间隔取出的有效数据。

步骤五：组帧后的目标数据帧中的比特流通过Manchester编码后得到灯光控制数据，并将灯光控制数据发送至接收端。

其中，Manchester编码使得每帧灯光控制数据中0和1的个数相同，初步减小LED灯珠传递信息时的平均电流波动。图5是本发明实施例提供的一种发射端调制信息经过CMOS图像传感器采集后的示意图。发送的比特流在CMOS图像传感器上产生的明暗条纹如图5所示，第一类型亮条纹和第一类型暗条纹的条纹宽度由CMOS图像传感器的最小快门时间以及在最小持续传输时长内的比特传输总数量确定。由于室内照明可见光通信发射端与接收端的时钟不同步，因此图5中的条纹在CMOS图像传感器上可能会向左或者向右移动，为了保证接收端每次采样都能获得有效的数据帧以及满足室内较远距离通信，T1时间内能发送的数据帧数量N需要大于1。

在一实施例中，图6是本发明实施例提供的一种可见光通信装置的结构框图。如图6所示，该可见光通信装置包括：编码模块210、持续时长确定模块220、组帧模块230和控制数据确定模块240。

编码模块210，用于采用第一编码方式对原始信息进行编码，得到对应的目标信息；

持续时长确定模块220，用于根据所述可见光通信系统中接收端中的图像传感器的刷新率确定每个数据帧对应的最小传输持续时长；

组帧模块230，用于按照所述最小传输持续时长对应的数据帧对所述目标信息进行组帧，得到对应的至少两个目标数据帧；

控制数据确定模块240，用于采用第二编码方式对所述目标数据帧中的比特流进行编码，得到对应帧的灯光控制数据，以使所述发射端中的调光驱动模块按照所述灯光控制数据中的比特流控制所述发射端中的灯光模块进行亮灭切换。

在一实施例中，持续时长确定模块220，包括：

采样最小时长确定单元，用于根据所述可见光通信系统中接收端中的图像传感器的刷新率确定所述接收端的数据采样最小时长；

持续时长确定单元，用于根据所述数据采样最小时长以及在所述数据采样最小时长内的数据帧传输总数量确定每个数据帧对应的最小传输持续时长。

在一实施例中，组帧模块230，包括：

比特总数量确定单元，用于按照所述最小传输持续时长确定每个数据帧包含的比特总数量；

子信息截取单元，用于从所述目标信息中截取与所述比特总数量等同的目标子信息；

存储单元，用于将所述目标子信息存储至有效数据字段，得到对应的至少两个目标数据帧。

在一实施例中，每个所述目标数据帧包括帧边界条纹和帧数据条纹；其中，所述帧边界条纹的宽度大于所述帧数据条纹中宽度最大所对应条纹的宽度；所述帧数据条纹包括：第一类型亮条纹，第二类型亮条纹，第一类型暗条纹和第二类型暗条纹；其中，所述第一类型亮条纹与所述第一类型暗条纹的宽度以及所包含的比特数相同，所述第二类型亮条纹与所述第二类型暗条纹的宽度以及所包含的比特数相同。

在一实施例中，每帧所述灯光控制数据包含的第一比特数量和第二比特数量相同。

在一实施例中，所述第一类型亮条纹和所述第一类型暗条纹的宽度的确定方式，包括：

根据所述接收端中图像传感器的最小快门时间确定最短持续传输时长；

根据所述最短持续传输时长和在最小持续传输时长内的比特传输总数量确定所述第一类型亮条纹和所述第一类型暗条纹对应的宽度。

本发明实施例所提供的可见光通信装置可执行本发明任意实施例所提供的可见光通信方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

在一实施例中，图7是本发明实施例提供的一种可见光发射装置的结构示意图。如图7所示，该可见光发射装置10包括：微控制器101、调光驱动模块102和灯光模块103；

其中，微控制器101与调光驱动模块102的一端连接，调光驱动模块102的另一端与灯光模块103连接；

微控制器101采用第一编码方式对原始信息进行编码，得到对应的目标信息，根据可见光接收装置中图像传感器的刷新率确定每个数据帧对应的最小传输持续时长，按照最小传输持续时长对应的数据帧对目标信息进行组帧，得到对应的至少两个目标数据帧，采用第二编码方式对目标数据帧中的比特流进行编码，得到对应帧的灯光控制数据，以使调光驱动模块102按照灯光控制数据中的比特流控制灯光模块103进行亮灭切换。

在实施例中，调光驱动模块102可以为PWM调光驱动电路，可以通过PWM调光驱动电路将微控制器101输入的灯光控制数据中的比特流转换为控制灯光模块103亮灭的信息，与现有的PWM调光电路通过改变PWM占空比实现调整灯光模块103亮度的功能有所不同，从而克服了现有PWM调光电路通过恒流驱动器控制灯光模块快速亮灭所导致的驱动电路波动问题，有效避免了人眼可感知的闪烁问题。

本实施例的技术方案，通过采用第一编码方式对原始信息进行编码，得到对应的目标信息，并采用接收端中图像传感器的刷新率确定每个数据帧对应的最小传输持续时长，并按照最小传输持续时长配置新的数据帧格式，对目标信息进行组帧，得到对应的多个目标数据帧，并采用第二编码方式对目标数据帧中的比特流进行编码，得到对应帧的灯光控制数据，以使调光驱动模块按照灯光控制数据中的比特流控制灯光模块进行亮灭切换，解决了现有技术中信噪比减少以及误码率增大的技术问题，有效提升了发射端与接收端之间的信息接收准确率，进而提高了接收端的信噪比，以及降低了误码率；以及采用调光驱动模块按照灯光控制数据中的比特流控制灯光模块的亮灭切换，克服了现有技术中只有恒流驱动器控制灯光模块快速亮灭导致驱动电流波动问题，进而存在人眼可感知的闪烁问题。

在一实施例中，图8是本发明实施例提供的另一种可见光发射装置的结构示意图。如图8所示，该可见光发射装置还包括：电源模块104、稳压模块105和颜色亮度控制模块106；其中，微控制器101与电源模块104的一端以及稳压模块105的一端连接；稳压模块105的另一端与电源模块104的另一端连接；

电源模块104根据微控制器101配置的输出电流，以及灯光模块103的第一工作电压输出对应的初始电压，以对灯光模块103进行供电；通过稳压模块105将初始电压调整至微控制器101以及调光驱动模块102对应的第二工作电压，以对微控制器101和调光驱动模块102进行供电。

其中，颜色亮度控制模块106与微控制器101连接；

在颜色亮度控制模块106接收到颜色调整指令或亮度调整指令之后，将颜色调整指令或亮度调整指令发送至微控制器101，以使微控制器101按照颜色调整指令或亮度调整指令动态调整灯光模块103的灯光颜色或灯光亮度。

在实施例中，电源模块104需要具备三种条件：其一，可以通过微控制器进行控制，即可以通过微控制器101设置一个调整精度；其二，直流的电源；其三，限流电源，即可以使得电流保持稳定。示例性地，电源模块104可以为程控直流限流电源。在实际通信过程中，程控直流限流电源可以精准地限制灯光模块103在快速亮灭过程中产生的电流波动，即抑制灯光模块103产生人眼可感知的闪烁。第一工作电压指的是灯光模块103所需的工作电压；第二工作电压指的是微控制器101和调光驱动模块102所需的工作电压。在实际操作过程中，第一工作电压的电压值与第二工作电压的电压值可以是相同的，也可以是不同的，具体与灯光模块103中所包含的LED灯珠的类型有关。

在需要调整灯光模块103的灯光颜色的情况下，可以通过颜色亮度控制模块106将颜色调整指令输入至微控制器101，以使微控制器101控制相应颜色的LED灯珠的亮灭；在需要调整灯光模块103的灯光亮度的情况下，可以通过颜色亮度控制模块106将亮度调整指令输入至微控制器101，以使微控制器101控制电源模块104的输出电流实现灯光的亮暗。

在一实施例中，颜色亮度控制模块的颜色调整指令或亮度调整指令通过可见光通信系统中发射端所在照明设备中的物理触控按键或无线通信方式生成。可以在照明设备中配置用于调整灯光颜色或灯光亮暗的物理触控按键，或者，通过与照明设备建立无线通信连接的智能终端向照明设备发送颜色调整指令或亮度调整指令，以调整调整灯光模块的灯光颜色或灯光亮暗，从而可以颜色亮度控制模块对灯光模块的亮度调节功能，避免了现有的PWM调光电路通过调整占空比调整亮度时，与灯光模块中对目标信息对应的调制信息传输之间的冲突。

在一实施例中，图9是本发明实施例提供的又一种可见光发射装置的结构框图。本实施例中的电源模块为程控直流限流电源，灯光模块为LED灯珠阵列，以及调光驱动模块为LED PWM调光驱动电路为例，对可见光发射装置的结构进行说明。如图9所示，本实施例的可见光发射装置包括：程控直流限流电源、稳压电路、微控制器、颜色亮度控制模块、LED PWM调光驱动电路以及LED灯珠阵列。

其中，程控直流限流电源的输出电压由LED灯珠阵列所需电压确定，输出电流由微控制器设定，比如，调整精度可以为1毫安，程控直流电流电源能够精准地限制LED灯珠在快速亮灭过程中产生的电流波动，即抑制LED灯珠产生人眼可感知的闪烁；稳压电路用于将程控直流限流电源输出的电压调整到微控制器以及LED PWM调光驱动电路所需要的电压；微控制器将所需发送的目标信息进行编码组帧后发送到LED PWM调光驱动电路，形成LED以肉眼不可见的速率快速亮灭切换，另外，外部的灯光颜色亮度控制输入到微控制器后，若需要改变颜色，则控制相应颜色的LED灯珠亮灭，若需要改变亮度，则控制程控直流电流电源的电流来实现；颜色亮度控制模块可由照明设备上的物理触控按键输入或通过WIFI、蓝牙等无线方式输入；LED PWM调光驱动电路将微控制器输入的变化数字比特流转换为控制LED灯珠的亮灭，区别于PWM调光电路原有的通过改变PWM占空比实现调整LED灯珠亮度的功能。其中，LED灯珠阵列由LED灯珠组成，通过LED灯珠的串并联方式构成，灯珠串联的越多，需要的驱动电压越高，灯珠并联的越多，需要的驱动电流越高，根据不同的室内照明设备需要的功率等级确定。

本发明实施例所提供的可见光发射装置可执行本发明任意实施例所提供的可见光通信方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

在一实施例中，图10是本发明实施例提供的一种可见光通信系统的结构框图。如图10所示，本实施例中的可见光通信系统包括可见光接收装置20和上述任一实施例所述的可见光发射装置10。

在一实施例中，图11是本发明实施例提供的一种作为接收端的电子设备的结构框图，如图11所示，示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备10的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。其中，电子设备可以为配置CMOS图像传感器的智能终端。

如图11所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。

电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等；以及CMOS图像传感器21。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理。。

在一些实施例中，可见光通信方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以被载入和/或安装到可见光通信系统中的发射端上。当计算机程序由微控制器执行时，可以执行上文描述的可见光通信方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，微控制器可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行可见光通信方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。

计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。