可視光通信（ＶＬＣ）のためのレート制御を有する調光方法および装置
可視光通信（ＶＬＣ）において点灯およびデータ伝送のために発光体を調光するための方法および装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、ワイヤレス通信に関する。
【０００２】
（関連出願の相互参照）
本願は、２００９年９月１８日に出願された米国特許仮出願シリアルナンバー６１／２４３８６２号明細書、２００９年９月１８日に出願された米国特許仮出願シリアルナンバー６１／２４３８１９号明細書、および２００９年１０月１２日に出願された米国特許仮出願シリアルナンバー６１／２５０８１１号明細書の利益を主張し、その内容は、参照によって本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
可視光通信（ＶＬＣ）は、可視光（例えば、人の目で見られ得るおよそ４００から７００ナノメートル（ｎｍ）の波長範囲にある光）を使用して、データ（例えば、音声データ、数値データおよび画像データ）をワイヤレスで伝送する通信媒体である。ＶＬＣを使用してデータを伝送するために、蛍光電球または発光ダイオード（ＬＥＤ）などの可視光源が、超高速でオンオフまたは強度変調され得る。受信デバイス（例えば、カメラ、携帯電話の撮像装置または周辺光センサ）は、強度変調された光を受信して、その光を、受信デバイスがユーザの使用および／または娯楽用に処理し得るデータに変換する。
【０００４】
ＶＬＣが注目される主な理由の１つに、データを受信デバイスに伝送するために使用され得る可視光源の遍在性(ubiquitous nature)がある。例として、ＬＥＤバックライト付きディスプレイを含み得るランプや家電、および表示灯や交通信号などの他のＬＥＤがあり、すべてが１または複数の可視光源を含む。このように、可視光源は、データをほとんどの場所に位置するユーザにワイヤレスで伝送する可能性がある。
【０００５】
ＶＬＣは、無線周波数帯域を使用する必要がないので、他で使用するために限定された無線周波数帯域の制限を解くなどの利益を提供し得る。さらに、光源はすでに他の目的（例えば、光を供給してテレビ番組、映画およびデータを表示する）に実施されているので、その光源は、それらを制御デバイスに単純に結合することによって容易に送信機に変換され得る。しかしながら、ＶＬＣの１つの短所は、ＶＬＣが調光と干渉し得ることである。
【０００６】
ＶＬＣは、さまざまな用途で使用され得るし、以下の表１に記載されたカテゴリを含むが、これに限定されない。
【０００７】
【表１】
【発明の概要】
【０００８】
可視光通信（ＶＬＣ）において、点灯(lighting)およびデータ伝送のために発光体を調光するための方法および装置。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
例として与えられた以下の説明を添付図面と併せることによって、より詳細な理解が得られる。
【００１０】
【図１Ａ】開示された１または複数の実施形態が実装され得る例示的な通信システムの系統図である。
【図１Ｂ】図１Ａに図示された通信システム内で使用され得る例示的なワイヤレス送受信ユニット（ＷＴＲＵ）の系統図である。
【図２】通信インタフェースを含むＩＥＥＥ８０２．１５．７ネットワークトポロジーを示す図である。
【図３】ＩＥＥＥ８０２．１５トポロジーのスタックを示す図である。
【図４】１つの発光体を使用したＶＬＣ物理データフローのブロック図である。
【図５】多発光体(multi-luminary)のアーキテクチャを示す図である。
【図６】ＶＬＣで使用するためのウォルシュコードツリーを示す図である。
【図７】データデューティサイクルの例を示す図である。
【図８】変調の平均明度の例を示す図である。
【図９】データデューティサイクルと望ましい調光レベルまたは明度レベルとの関係を示す図である。
【図１０】ＭＡＣアーキテクチャにおけるＶＬＣの実施形態を示す図である。
【図１１】提案されたＭＡＣ ＰＤＵ（プロトコルデータユニット）を示す図である。
【図１２】ＭＡＣ多重化および多重アクセスを示す図である。
【図１３】発見手順のフロー図である。
【図１４】ＭＡＣによって制御されるＶＬＣ調光の例を示す図である。
【図１５】アダプテーションレイヤのサポートを含むＶＬＣを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１Ａは、開示された１または複数の実施形態が実装され得る例示的な通信システム１００の図である。通信システム１００は、音声、データ、ビデオ、メッセージング、放送などのコンテンツを複数のワイヤレスユーザに提供する多重アクセスシステムになり得る。通信システム１００は、複数のワイヤレスユーザが、無線帯域を含むシステムリソースの共有を通じてそのようなコンテンツにアクセスするのを可能にし得る。例えば、通信システム１００は、コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）、直交ＦＤＭＡ（ＯＦＤＭＡ）、単一キャリアＦＤＭＡ（ＳＣ−ＦＤＭＡ）といったような１または複数のチャネルアクセス方法を用い得る。
【００１２】
図１Ａに示すように、通信システム１００は、ワイヤレス送受信ユニット（ＷＴＲＵ）１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄと、アクセスネットワーク（ＡＮ）または無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）１０４と、コアネットワーク１０６と、公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）１０８と、インターネット１１０と、他のネットワーク１１２とを含み得るが、当然のことながら、開示された実施形態は、任意の数のＷＴＲＵ、基地局、ネットワーク、および／またはネットワーク要素を想定している。ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄのそれぞれは、ワイヤレス環境において動作および／または通信を行うように構成された任意のタイプのデバイスになり得る。例として、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄは、ワイヤレス信号を送信および／または受信するように構成され得るし、ユーザ機器（ＵＥ）、移動局、固定式または移動式加入者ユニット、ページャ、携帯電話機、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、スマートフォン、ラップトップ型コンピュータ、ネットブック、パーソナルコンピュータ、ワイヤレスセンサ、媒体転送プロトコル（ＭＴＣ）デバイス、家電といったものを含み得る。
【００１３】
通信システム１００は、基地局１１４ａおよび基地局１１４ｂも含み得る。基地局１１４ａおよび１１４ｂのそれぞれは、コアネットワーク１０６、インターネット１１０、おおび／または他のネットワーク１１２などの、１または複数の通信ネットワークへのアクセスを容易にするためにＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄのうちの少なくとも１つとワイヤレスにインタフェースをとるように構成された任意のタイプのデバイスになり得る。例として、基地局１１４ａ、１１４ｂは、ベーストランシーバ基地局（ＢＴＳ）、ノードＢ、ｅノードＢ、ホームノードＢ、ホームｅノードＢ、サイトコントローラ、アクセスポイント（ＡＰ）、ワイヤレスルータといったものになり得る。基地局１１４ａ、１１４ｂは、それぞれ単一要素として描かれているが、当然のことながら、基地局１１４ａ、１１４ｂは、相互接続された任意の数の基地局および／またはネットワーク要素を含み得る。
【００１４】
基地局１１４ａは、基地局コントローラ（ＢＳＣ）、ネットワークコントローラまたは無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、リレーノードなどの、他の基地局および／またはネットワーク要素（図示せず）も含み得る、ＲＡＮ１０４の一部になり得る。基地局１１４ａおよび／または基地局１１４ｂは、セル（図示せず）と呼ばれ得る特定の地理的領域内でワイヤレス信号を送信および／または受信するように構成され得る。セルは、セルセクタにさらに分割され得る。例えば、基地局１１４ａと関連付けられるセルは、３つのセクタに分割され得る。このように、一実施形態において、基地局１１４ａは、３つのトランシーバ、即ち、セルの１セクタ当たり１トランシーバを含み得る。別の実施形態において、基地局１１４ａは、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）技術を用い得るので、セルの１セクタ当たり複数のトランシーバを利用し得る。
【００１５】
基地局１１４ａ、１１４ｂは、適した任意のワイヤレス通信リンク（例えば、無線周波数（ＲＦ）、マイクロ波、赤外線（ＩＲ）、紫外線（ＵＶ）、可視光など）になり得るエアインタフェース１１６を介してＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄのうちの１または複数との通信を行い得る。エアインタフェース１１６は、適した任意のアクセス技術または無線アクセス技術（ＲＡＴ）を使用して確立され得る。
【００１６】
より詳細には、上述のように、通信システム１００は、多重アクセスシステムになり得るし、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＯＦＤＭＡ、ＳＣ−ＦＤＭＡといったような、１または複数のチャネルアクセス方式を用い得る。例えば、ＲＡＮ１０４における基地局１１４ａおよびＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）を使用してエアインタフェース１１６を確立し得る、ユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ）地上無線アクセス（ＵＴＲＡ）などの技術を実装し得る。ＷＣＤＭＡは、高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ）および／または拡張ＨＳＰＡ（ＨＳＰＡ＋）などの通信プロトコルを含み得る。ＨＳＰＡは、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）および／または高速アップリンクパケットアクセス（ＨＳＵＰＡ）を含み得る。
【００１７】
別の実施形態において、基地局１１４ａおよびＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）および／またはＬＴＥアドバンスト（ＬＴＥ−Ａ）を使用してエアインタフェース１１６を確立し得る、拡張ＵＭＴＳ地上無線アクセス（Ｅ−ＵＴＲＡ）などの技術を実装し得る。
【００１８】
他の実施形態において、基地局１１４ａおよびＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、ＩＥＥＥ８０２．１６（即ち、マイクロ波アクセスのための世界規模の相互運用（ＷｉＭＡＸ））、ＣＤＭＡ２０００、ＣＤＭＡ２０００１Ｘ、ＣＤＭＡ２０００ＥＶ−ＤＯ、暫定標準２０００（ＩＳ−２０００）、暫定標準９５（ＩＳ−９５）、暫定標準８５６（ＩＳ−８５６）、移動体通信用グローバルシステム（ＧＳＭ(登録商標）)、ＧＳＭエボリューションのための拡張データレート（ＥＤＧＥ）、ＧＳＭ ＥＤＧＥ（ＧＥＲＡＮ）といったような技術を実装し得る。
【００１９】
図１Ａの基地局１１４ｂは、例えば、ワイヤレスルータ、ホームノードＢ、ホームｅノードＢ、またはアクセスポイントになり得るし、事業所、家庭、車両、キャンパスといったような局所的エリアでワイヤレス接続性を容易にするために適した任意のアクセス技術またはＲＡＴを利用し得る。一実施形態において、基地局１１４ｂおよびＷＴＲＵ１０２ｃ、１０２ｄは、ＩＥＥＥ８０２．１１などの技術を実装して、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）を確立し得る。別の実施形態において、基地局１１４ｂおよびＷＴＲＵ１０２ｃ、１０２ｄは、ＩＥＥＥ８０２．１５などの技術を実装して、ワイヤレスパーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）を確立し得る。さらに別の実施形態において、基地局１１４ｂおよびＷＴＲＵ１０２ｃ、１０２ｄは、ピコセルまたはフェムトセルを確立するために、セルベースのＲＡＴ（例えば、ＷＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ２０００、ＧＳＭ、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａなど）を利用し得る。図１Ａに示すように、基地局１１４ｂは、インターネット１１０に直接接続し得る。このように、基地局１１４ｂは、コアネットワーク１０６経由でインターネット１１０にアクセスしなくてもよい。
【００２０】
ＲＡＮ１０４は、音声、データ、アプリケーション、および／またはＶｏＩＰ（ボイスオーバーインターネットプロトコル）サービスをＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄのうちの１または複数に提供するように構成された任意のタイプのネットワークになり得る、コアネットワーク１０６との通信を行い得る。例えば、コアネットワーク１０６は、呼制御、課金サービス(billing services)、移動体位置情報サービス、プリペイド電話、インターネット接続性、ビデオ分配(video distribution)などを提供し、および／またはユーザ認証などの高レベルのセキュリティ機能を行い得る。図１Ａに示していないが、当然のことながら、ＲＡＮ１０４および／またはコアネットワーク１０６は、ＲＡＮ１０４と同じＲＡＴまたは異なるＲＡＴを用いる他のＲＡＮとの通信を直接または間接に行い得る。例えば、Ｅ−ＵＴＲＡ無線技術を利用しているかもしれないＲＡＮ１０４に接続されているのに加えて、コアネットワーク１０６は、ＧＳＭ無線技術を用いる別のＲＡＮ（図示せず）との通信も行い得る。
【００２１】
コアネットワーク１０６は、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄがＰＳＴＮ１０８、インターネット１１０、および／または他のネットワーク１１２にアクセスするためのゲートウェイとしての役割も果たし得る。ＰＳＴＮ１０８は、従来のアナログ電話回線サービス（ＰＯＴＳ）を提供する回線交換電話ネットワーク(circuit-switched telephone networks)を含み得る。インターネット１１０は、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）、ユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）およびインターネットプロトコル（ＩＰ）などの、ＴＣＰ／ＩＰインターネットプロトコルスイートにおける共通の通信プロトコルを使用する相互接続されたコンピュータネットワークおよびデバイスのグローバルシステムを含み得る。ネットワーク１１２は、他のサービスプロバイダによって所有および／または動作されるワイヤードまたはワイヤレス通信ネットワークを含み得る。例えば、ネットワーク１１２は、ＲＡＮ１０４と同じＲＡＴまたは異なるＲＡＴを用い得る、１または複数のＲＡＮに接続された別のコアネットワークを含み得る。
【００２２】
通信システム１００におけるＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの一部またはすべては、多モード能力を含み得る。即ち、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄは、異なるワイヤレスリンクを介して異なるワイヤレスネットワークとの通信を行うための複数のトランシーバを含み得る。例えば、図１Ａに示したＷＴＲＵ１０２ｃは、セルベースの無線技術を用い得る基地局１１４ａと、ＩＥＥＥ８０２無線技術を用い得る基地局１１４ｂとの通信を行うように構成され得る。
【００２３】
図１Ｂは、例示的なＷＴＲＵ１０２の系統図である。図１Ｂに示すように、ＷＴＲＵ１０２は、プロセッサ１１８、トランシーバ１２０、送受信要素１２２、スピーカ／マイクロフォン１２４、キーパッド１２６、ディスプレイ／タッチパッド１２８、ノンリムーバブルメモリ１０６、リムーバブルメモリ１３２、電源１３４、全地球測位システム（ＧＰＳ）チップセット１３６、および他の周辺機器１３８を含み得る。当然のことながら、ＷＴＲＵ１０２は、実施形態と整合性を保ちながら以下の要素のサブコンビネーションを任意に含み得る。
【００２４】
プロセッサ１１８は、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、従来型プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連動する１または複数のマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、現場プログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）回路、その他のタイプの集積回路（ＩＣ）、ステートマシンといったものを含み得る。プロセッサ１１８は、信号コーディング、データ処理、電力制御(power control)、入力／出力処理、および／またはＷＴＲＵ１０２がワイヤレス環境において動作するのを可能にするその他の機能性を行い得る。プロセッサ１１８は、トランシーバ１２０に結合され得るし、トランシーバ１２０は、送受信要素１２２に結合され得る。図１Ｂは、プロセッサ１１８とトランシーバ１２０とを分離したコンポーネントとして描いているが、当然のことながら、プロセッサ１１８とトランシーバ１２０とは、電子パッケージまたは電子チップ内で一体化され得る。
【００２５】
送受信要素１２２は、エアインタフェース１１６を介して基地局（例えば、基地局１１４ａ）に信号を送信し、または信号を受信するように構成され得る。例えば、一実施形態において、送受信要素１２２は、ＲＦ信号を送信および／または受信するように構成されたアンテナになり得る。別の実施形態において、送受信要素１２２は、ＩＲ信号、ＵＶ信号、または可視光信号を送信および／または受信するように構成されたエミッタ／検出器になり得る。さらに別の実施形態において、送受信要素１２２は、ＲＦ信号と光信号との両方を送受信するように構成され得る。当然のことながら、送受信要素１２２は、ワイヤレス信号のどのような組み合わせも送信および／または受信するように構成され得る。
【００２６】
さらに、送受信要素１２２は、図１Ｂにおいて単一要素として描かれているが、ＷＴＲＵ１０２は、任意の数の送受信要素１２２を含み得る。より詳細には、ＷＴＲＵ１０２は、ＭＩＭＯ技術を用い得る。このように、一実施形態において、ＷＴＲＵ１０２は、エアインタフェース１１６を介してワイヤレス信号を送信および受信するための２または３以上の送受信要素１２２（例えば、複数のアンテナ）を含み得る。
【００２７】
トランシーバ１２０は、送受信要素１２２によって送信される信号を変調して、送受信要素１２２によって受信される信号を復調するように構成され得る。上述のように、ＷＴＲＵ１０２は、多モード能力を有し得る。このように、トランシーバ１２０は、ＷＴＲＵ１０２が、例えば、ＵＴＲＡおよびＩＥＥＥ８０２．１１のような複数のＲＡＴ経由で通信を行うのを可能にするための複数のトランシーバを含み得る。
【００２８】
ＷＴＲＵ１０２のプロセッサ１１８は、スピーカ／マイクロフォン１２４、キーパッド１２６、および／またはディスプレイ／タッチパッド１２８（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）ディスプレイユニットまたは有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイユニット）に結合され得るし、それらからユーザ入力データを受信し得る。プロセッサ１１８は、ユーザデータをスピーカ／マイクロフォン１２４、キーパッド１２６、および／またはディスプレイ／タッチパッド１２８に出力することもあり得る。さらに、プロセッサ１１８は、ノンリムーバブルメモリ１０６および／またはリムーバブルメモリ１３２などの適した任意のタイプのメモリから情報にアクセスして、データをそれらに記憶し得る。ノンリムーバブルメモリ１０６は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ハードディスク、またはその他のタイプのメモリ記憶デバイスを含み得る。リムーバブルメモリ１３２は、加入者識別モジュール（ＳＩＭ）カード、メモリスティック、セキュアデジタル（ＳＤ）メモリカードといったものを含み得る。他の実施形態において、プロセッサ１１８は、サーバまたは家庭用コンピュータ（図示せず）などのＷＴＲＵ１０２上に、物理的に置かれないメモリから情報にアクセスして、データをそれらに記憶し得る。
【００２９】
プロセッサ１１８は、電源１３４から電力を受信し得るし、ＷＴＲＵ１０２内の他のコンポーネントに電力を分配および／または制御するように構成され得る。電源１３４は、ＷＴＲＵ１０２に電力供給するのに適した任意のデバイスになり得る。例えば、電源１３４は、１または複数の乾電池（例えば、ニッケルカドミウム、ニッケル亜鉛（ＮｉＺｎ）、ニッケル水素（ＮｉＭＨ）、リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）など）、太陽電池、燃料電池といったものを含み得る。
【００３０】
プロセッサ１１８は、ＷＴＲＵ１０２の現在の位置に関する位置情報（例えば、経緯度）を提供するように構成され得る、ＧＰＳチップセット１３６に結合されることもあり得る。ＧＰＳチップセット１３６からの情報に加えてまたはその代わりに、ＷＴＲＵ１０２は、基地局（例えば、基地局１１４ａ、１１４ｂ）からエアインタフェース１１６を介して位置情報を受信し、および／または近隣の２または３以上の基地局から受信される信号のタイミングに基づいて自身の位置を決定し得る。当然のことながら、ＷＴＲＵ１０２は、実施形態と整合性を保ちながら、適した任意の位置決定方法によって位置情報を入手し得る。
【００３１】
プロセッサ１１８は、付加的な特徴、機能性および／またはワイヤードまたはワイヤレス接続性を提供する１または複数のソフトウェアおよび／またはハードウェアモジュールを含み得る、他の周辺機器１３８にさらに結合され得る。例えば、周辺機器１３８は、加速度計、電子コンパス、衛星トランシーバ、デジタルカメラ（写真またはビデオ用）、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート、振動デバイス、テレビトランシーバ、ハンズフリーヘッドセット、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール、周波数変調（ＦＭ）無線ユニット、デジタル音楽プレーヤ、メディアプレーヤ、ビデオゲームプレーヤモジュール、インターネットブラウザといったものを含み得る。
【００３２】
図２は、通信インタフェース２００を含むＩＥＥＥ８０２．１５．７ネットワークトポロジーを示す。コアネットワーク（ＣＮ）２１０は、電力線通信（ＰＬＣ）またはイーサネット（登録商標）を含む技術を使用して、Ｑインタフェース２２０経由でインフラストラクチャノード２２５に接続され得るが、それらの技術に限定されない。インフラストラクチャノードは、ＶＬＣリンクになり得るＲXインタフェース２３０を使用して、固定式、移動式または車両ノード２３５に接続され得る。ＲXインタフェース２３０は、空間多重化に使用される発光体間干渉(inter-luminary interference)になり得る。Ｐインタフェース２４０は、ネットワークへの接続性を含まないかもしれないピアツーピア（Ｐ２Ｐ）通信を示し得る。
【００３３】
ＶＬＣは、Ｐ２Ｐ、インフラストラクチャおよび単信回線を含むさまざまな用途およびトポロジーに使用され得るし、各トポロジーは、特定のモードを含み得る。インフラストラクチャトポロジーは、ＬＥＤ源の一次的機能としての照明を維持しながら、通信の特徴を提供するインフラストラクチャモードを含み得る。データスループットを最大限にして複数のエンドユーザをサポートするために多重化が使用され得るように、調光はこのモードで実装され得る。さらに、光源からの意図的でない干渉は、このモードによって拒絶され得る。また、このモードのインフラストラクチャノードは、ＲXインタフェース２３０を使用してリンクされ得る。
【００３４】
Ｐ２Ｐトポロジーにおいて、Ｐ２Ｐモードは、他のＶＬＣ源からの干渉を制限するために空間分離を使用し得る。最大データレートは、付加されたシグナリングおよび物理レイヤの冗長性をこのモードで排除することによって達成され得る。また、このモードのＰ２Ｐノードは、Ｐインタフェース２４０を使用してリンクされ得る。
【００３５】
Ｐ２Ｐおよびインフラストラクチャに加えて、ＶＬＣは、単信回線モードを利用して、可視光リンクに、単方向のサポートを補完するワイヤレスアクセス技術として働くようにさせ得る。これによって可視光リンクが、単方向のブロードキャストチャネルとして動作することが可能になる。また、再送信は、外部エンティティに依存せずに固定回数で繰り返され得る。
【００３６】
図３は、ＩＥＥＥ８０２．１５トポロジーのスタック３００を示す。物理（ＰＨＹ）レイヤ３１０とＭＡＣレイヤ３２０との両方が含まれる。ＭＡＣレイヤの上には、物理リンク制御（ＬＬＣ）レイヤ３３０が存在し得る。単信回線モードにおいて、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルは、ＭＡＣ以外の外部エンティティからの肯定応答（ＡＣＫ）およびチャネル品質測定を含む制御情報の受信を提供し得る。他のＬＬＣサブレイヤもＶＬＣアーキテクチャ３４０に含まれ得る。
【００３７】
図４は、１つの発光体を使用したデータ帯域の分離および集約を含む、ＶＬＣ ＰＨＹデータフローのブロック図４００である。図４において、通信チャネルにおける干渉を図示するために、発光体４０５を使用して単一のデータフローを示している。Ｎ長の入力ベクトルとして使用されるビットストリームｘ1，ｘ2，ｘ3，．．，ｘN４０７は、ＰＨＹ帯域セパレータ４１０に入力される。この場合のＮは、ＭＡＣプロトコルデータユニット（ＰＤＵ）のサイズである。ベクトルの長さがＮであることを確保するために「０」ビットの付け足しが使用される。この場合のＮは、Ｍの倍数であり、Ｍは、データ帯域または色帯域の総数である。
【００３８】
【数１】
【００３９】
帯域セパレータブロック４１０へのビットストリーム４０７の入力は、ｘ1，ｘ2，ｘ3，．．，ｘNとして表される。帯域セパレータ４１０は、複数のデータ帯域４１５にわたるビットストリームを集約する。帯域セパレータ４１０の出力は、Ｍデータ帯域，ｂm４１５である。各帯域のデータは、帯域セパレータを通じてマップされるデータビットを含む。帯域セパレータを通じてデータビットをマップする数学的表現は、以下の等式によって決定され得る。これらの等式は、入力ビットｘが各帯域内でビットｂに多重化される方法を示す。
【００４０】
【数２】
【００４１】
【数３】
【００４２】
【数４】
【００４３】
【数５】
【００４４】
この場合、ｋはチャネル数であり、Ｘはチャネル総数であり、ｍはデータ帯域であり、ｂm,kはデータである。
【００４５】
インフラストラクチャシステムにおいて複数の光帯域が使用される時に最大容量を供給するために、ＰＨＹは、帯域セパレータ４１０を通じてデータを分離して集約する。エアインタフェースを介して並行して送信された各データシンボルは、最も低い波長帯域におけるシンボルから開始して最も高い波長帯域のシンボルへ移行しながら、シリアルデータストリームに変換される。インフラストラクチャトポロジーにおいて、複数の波長または帯域に対するサポートが提供される。このような帯域は、可視光スペクトルの色および異なる波長と関連付けられ、異なる波長が可視光スペクトルの異なる色に対応する。帯域が一緒に多重化される時、優先色(overriding color)は白色光である。
【００４６】
チャネライゼーションブロック４２０において、各帯域ｍに対し、データｂm,kは、発光体に特有のチャネライゼーションコードＣ（ｋ，ＳＦ）によって拡散される。この場合、（ＳＦ）はコードの拡散因子(spreading factor)であり、ｋはチャネル数である。
【００４７】
【数６】
【００４８】
言い換えれば、（ＳＦ）は使用時の発光体数であり、ｋは特定の発光体の指数(index)である。
【００４９】
スクランブルまたはラインコードブロック４２５において、スクランブルコードＳmまたはラインコードがその後、各帯域のデータに適用され得る。直流（ＤＣ）オフセットまたは単極変換ブロック４３０において、各帯域のデータに対する単極データへの変換がその後起こり得る。ＤＣオフセットまたは単極シグナリングへの変換は、ＬＥＤ光源のオン／オフキーイング（ＯＯＫ）との整合性をとるのに必要になり得る。
【００５０】
発光体の明度を維持しながらデータを伝送するために、調光が実装される。調光ブロック４３５において、調光が行われる。調光ブロック４３５において、望ましい明度レベルが受信される。望ましい明度レベルに基づいて、データ伝送のためのデータデューティサイクルが決定される。フィラー輝度値は、受信された明度レベルに基づいて決定される。光に変換する前に、単一または多帯域のＬＥＤデバイス４４０によって「１」または「０」のいずれかのフィラー輝度値がデータに付加されるので、発光体に対するデータおよび光の交代が可能になる。
【００５１】
ＶＬＣネットワークトポロジーの別の態様は、ＰＨＹ帯域の分離および集約にかかわる。インフラストラクチャＶＬＣに対して、単一チップ（帯域）ベースのＬＥＤがエネルギー効率の良いソリューションに使用され得る間に、３つのチップ（帯域）（即ち、ＲＧＢ）ベースのＬＥＤが増加したデータレートを提供し得る。ＲＧＢの場合、白色光は、すべての帯域がアクティブになるという意味で、照明の一次的機能になおも望ましい。このように、データ容量を最大限にするために、各帯域は、各発光体によって使用され得る。照明目的でアクティブのままになっていて、データを搬送しない帯域はどれでも、システム干渉を増大させて全体容量が低下し得る。
【００５２】
複数の発光体源が同時に存在し得るように、ＰＨＹ多重化は、複数の発光体源において（発光体間で）独立したチャネルを提供する。ＰＨＹ多重化は、ある発光体源から別の発光体源への信号を分離することが可能である。インフラストラクチャトポロジーにおいて、発光体源間における干渉は、コード分割多重化（ＣＤＭ）を使用して緩和され得る。可変長拡散コードは、拡散因子が再使用因子、または地理的領域内で望ましいチャンネル数に等しい場合に定義される。
【００５３】
図５は、多発光体アーキテクチャ５００を示す。図５において、２つのデータフローまたは２つの発光体５０５、５０８を示す。複数の発光体が一度に存在し得る。各発光体のビットストリームｘ1，ｘ2，ｘ3，．．，ｘN５０７、５０９は、Ｎ長の入力ベクトルとして使用されて、ＰＨＹ帯域セパレータ５１０、５１１に入力され得る。ベクトルの長さがＮであることを確保するために「０」ビットの付け足しが用いられる。Ｎは等式［１］を使用した、Ｍの倍数である。帯域セパレータ５１０、５１１の出力は、各発光体５０５、５０６に対し、それぞれ５１５、５１６のＭデータ帯域になり得る。
【００５４】
チャネライゼーションブロック５２０、５２１において、チャネライゼーションコードＣ（ｋ，ＳＦ）が各帯域のデータに適用される。スクランブルまたはラインコードブロック５２５、５２６において、スクランブルコードまたはラインコードＳmがその後、各帯域のデータに適用され得る。拡散コードよりも多くの発光体がある場合、少なくとも２つの発光体は、同じ拡散コードを有し得る。この場合、異なるスクランブルコードが使用され得る。入力ポートまたはレシーバにおいて、発光体間において干渉があり得る。しかしながら、その干渉は、（ＳＦ）によって軽減される。干渉は、ウォルシュコードおよびシステム再使用パラメータに基づいた変数拡散(variable spreading)を使用するＣＤＭを使用することによって緩和され得る。ＤＣオフセットまたは単極変換ブロック５３０、５３１において、各帯域のデータに対する単極データへの変換が起こり得る。
【００５５】
調光ブロック５３５、５３６において、各帯域のデータに対する調光が行われ得る。各調光ブロック５３５、５３６において、望ましい明度レベルが受信される。望ましい明度レベルに基づいて、データ伝送のためのデータデューティサイクルが決定される。フィラー輝度値は、受信された明度レベルに基づく。帯域が輸送チャネル５５０に出力される前に、「１」または「０」のいずれかのフィラー輝度値が、光に変換する前に単一または多帯域のＬＥＤデバイス５４０、５４１よってデータに付加される。フィラー輝度値またはフィラービットｂBの値は、次の等式によって決定される。
【００５６】
【数７】
【００５７】
この場合、Ｂは所与の変調の平均明度であり、Ｌは望ましい照明レベルである。
【００５８】
ＶＬＣ物理レイヤによって提供された輸送チャネル５５０を使用して、データの送受信が行われる。対象および特性に従って、異なる２つのタイプの輸送チャネルである、ブロードキャストチャネル（ＢＣＨ）と共有トラフィックチャネル（ＳＴＣＨ）とがある。ＢＣＨは、システムおよびセルの現在のステータスをセル全体にブロードキャストするダウンリンクチャネルである。ＳＴＣＨは、ユーザデータ伝送に使用されるチャネルである。このチャネルは、多くのユーザによって共有されるので、このチャネル上のデータフローは、スケジューラおよび媒体アクセス機構によって管理される。ＳＴＣＨは、アップリンク通信とダウンリンク通信との両方に使用される。
【００５９】
図６は、ＶＬＣで使用するためのウォルシュコードツリーを示す。ウォルシュ拡散コードは、直交コードである。従って、発光体が異なる拡散コードおよび同一のスクランブルコードで割り当てられる場合、および発光体が同期して送信される場合、それらの発光体は、レシーバによって分離され得るし、互いに干渉しないかもしれない。この性質を使用して、ワイヤレス伝送において共通して直面する「遠近(near-far)」問題が解決され得る。遠近問題は、レシーバが強い信号を捕らえることによって、そのレシーバがより弱い信号を検出することができなくなる状態である。コードが直交する場合の同期化にウォルシュコーディングを使用することによって、遠近問題が軽減される。
【００６０】
ウォルシュコードは、他のすべてのコードがＤＣオフセットコンポーネントを有しなくてもチャネライゼーションコードＣ（０，ＳＦ）が純ＤＣオフセットであるようにする性質を有する。スクランブルした後、各コードは、ランダムなＤＣオフセットコンポーネントになる。低周波数環境ノイズがなおも伝送と干渉するかもしれないが、その影響は、ＯＯＫを使用するのに比べてＳＦの因子によって軽減される。
【００６１】
図７は、データデューティサイクルの例７００を示す。ＶＬＣは、室内照明を使用し得る。室内照明の一次的機能は照明であるが、ＶＬＣは二次的機能である。光の明度が変わる間でも通信を維持するために、調光が実装される。光の明度は、光のオン／オフ期間の割合(portion)に対応する。光が非常に素早くオフになる場合、肉眼ではその点滅を検出することができない。光がオフになる回数よりも多くオンになる場合、その光は、オンになる回数よりも多くオフになる光よりも明るく見え得る。ＶＬＣを使用するデータフローは、光がオンである時間にマップされる。望ましい明度およびデータの最大伝送レベルを達成するために、データデューティサイクルが実装される。
【００６２】
図７において、時間インターバルＴ７１０にわたって、データデューティサイクル７２０が最高というのは、平均照明レベル７３０が最大照明レベルの半分である時に、最大量のデータが送信され得るという意味である。例えば、５０％の照明レベルにおいて、データデューティサイクルは１００％で動作する。データデューティサイクルが最低というのは、明度が最高または最低である時に、最小量のデータが送信されるという意味である。例えば、平均照明レベルが１００％である時は、光がオンになっていて、データがまったく伝送されていないという意味であり、平均照明レベルが０％である時は、光がオフになっていて、データがまったく伝送されていないという意味である。
【００６３】
最小量のデータが送信されて、明度がそれの最高である時、ＬＥＤフィラー輝度値は１である。１であるＬＥＤフィラー輝度値は、オンになっているＬＥＤに相当し、その光がオンになっていることを指し得る。最小量のデータが送信されて、明度がそれの最低である時、ＬＥＤフィラー輝度値は０である。０であるＬＥＤフィラー輝度値は、オフになっているＬＥＤに相当し、その光がオフになっていることを指し得る。データがまったく伝送されていない時、時間インターバルＴにわたって、平均照明レベルＬは、データ伝送デューティサイクルＹBおよびＬＥＤフィラーレベルの関数(function)である。
【００６４】
光源の望ましい明度は、アクティブなデータ伝送のデューティサイクルの長さを変更または変調することによって制御され得る。調光は、通信の電力制御リンク(link power control)として使用される。平均照明レベルが１００％よりも少なく０％よりも多い時、データが送信され得る。データが送信される時、その光はパーセンテージによって調光される。
【００６５】
平均照明レベルが５０％を超える時、調光はデータデューティサイクルを増加させて、平均照明レベルが５０％に満たない時、調光はさらにデータデューティサイクルを強制して減少させる。平均照明レベルが５０％である時、データ伝送は最高レートになる。絶対(absolute)最大明度レベルおよび真っ暗な状態では、データ伝送は不可能である。
【００６６】
複数の発光体が分離して調光される時、それらの発光体は、異なるデータデューティサイクルを有し得る。干渉を最小限にするために、複数の発光体のデューティサイクルのフェージング(phasing)がスタガされ得る。デューティサイクルのフェーズは、調光ブロック５３５、５３６内で切り替えポイント調整(alignment)またはフェーズ信号のタイミングによって、つまりＭＡＣからの入力によって制御され得る。
【００６７】
複数の発光体のデューティサイクルにおけるデータ伝送が、最小のオーバーラップを有する時、干渉の観点での最適性能が達成される。これは、フィラービットを推量するか、除去するかのいずれかによって達成される。フィラービット値がゼロの時、データへの干渉がないかもしれない。
【００６８】
図８は、ＬＥＤの平均明度Ｂと、異なる方法による伝送の変調との関係の例８００を示す。例えば、データ伝送は、ＯＯＫによってまたはマンチェスター変調によって決定され得る。そのデータ伝送中の平均明度は、ピーク明度の５０％である。別の例において、データ伝送は、４パルス位置変調（４−ＰＰＭ）によって決定され得る。そのデータ伝送中の平均明度は、ピーク明度の２５％である。
【００６９】
図９は、データデューティサイクルＹBと望ましい調光または明度レベルとの関係を示す。絶対最大ＬＥＤ明度に満たないかもしれない暫定照明レベル９１０は、データ伝送の最小レベルを可能にする。Ｌはユーザに望まれる平均照明レベルであり、Ｂは所与の変調の平均明度である。
【００７０】
図１０は、ＶＬＣがＭＡＣアーキテクチャ内で示されている実施形態１０００を示す。ＭＡＣサブシステムは、制御およびデータシグナリングを経て上位レイヤとインタフェースをとる。ＭＡＣサブシステムは、上位レイヤとインタフェースをとるための制御パケットおよびトラフィックパケットの分類および分配と、伝送されるデータの存在によって決まるＷＴＲＵのステート管理と、パケットスケジューリングと、情報配信用のダウンリンクブロードキャスティングとを含むさまざまな機能を行う。
【００７１】
ＭＡＣサブレイヤは、物理チャネルへのアクセスに関与し、および（１）調光制御、（２）共通データのブロードキャスト、（３）パケットスケジューリング、（４）発光体内の複数のアクセスに時分割多重化（ＴＤＭ）を用いること、（５）セグメンテーションおよびアセンブリを含むデータフレーミング、を含むタスクに関与するが、これらのタスクに限定されない。
【００７２】
上記の機能を行うために（１）リアセンブリ／デフレーミングブロック１０１０、（２）ステート管理ブロック１０２０、（３）ブロードキャスティング／共通制御ブロック１０３０、（４）バッファ管理ブロック１０４０、（５）送受信制御ブロック１０５０、（６）パケットスケジューリングブロック１０６０、を含むいくつかの機能的ブロックが利用されるが、これらに限定されない。
【００７３】
図１０において、移動式機器ＭＡＣは、インフラストラクチャＭＡＣのサブセットである。パケットスケジューリング１０６０の前に調光制御１０７０が実施される。調光制御１０７０は、データフローをスケジュールして管理するために使用される、色品質インデックスを含む。ＭＡＣは、望ましい平均照明レベルＬをＭＡＣ入力として受け入れること、および次の等式からデューティサイクルγBを決定することによって調光を制御する。
【００７４】
【数８】
【００７５】
Ｂが所与の変調の平均明度である場合、データフローとデータパッケージのサイズとの両方は、チャネル品質インデックス（ＣＱＩ）、色品質インデックスおよび電力レベルを含む調光およびチャネル測定１０６５に基づくが、これらのインデックスに限定されない。
【００７６】
図１１は、サイズＮPDUのＭＡＣプロトコルデータユニット１１００を示す。ＭＡＣ ＰＤＵの構造は、プリアンブル、ＰＨＹヘッダ１１３０、ＭＡＣヘッダ１１４０、パケットデリミタの開始１１２０、ペイロード１１５０、および任意のフレームチェックシーケンス１１６０を含む。プリアンブル１１１０は、タイミングおよび同期化に使用され得る。ＭＡＣ ＰＤＵのサイズは、次のように計算され得る。
【００７７】
【数９】
【００７８】
この場合、ＮFは物理レイヤデータフレーム（フィラービットを含む）のサイズであり、γBはデータデューティサイクルであり、αはＦＥＣコードレートである。
【００７９】
発光体に従ってデータサービスを複数のユーザに提供する目的で、ＭＡＣ多重アクセスの特徴が発光体内（発光体内部）で使用され得る。
【００８０】
図１２は、ＭＡＣ多重化および多重アクセスの例を示す。データサービスを複数のエンドユーザノード１２３０、１２３５に提供するために、ＭＡＣ多重アクセスの特徴が発光体（発光体内部）またはインフラストラクチャノード１２１０内で使用され得る。ＭＡＣチャネライゼーションは、ブロードキャストチャネル１２２０、マルチキャストチャネル１２４０およびユニキャストチャネル１２２５を含む論理チャネルを通じて行われ得る。ブロードキャストチャネルは、システム情報に使用され得る。ユニキャストチャネルおよびマルチキャストチャネルは、ユーザデータまたはグループデータに使用され得る。
【００８１】
論理チャネルは、エアインタフェースまたは無線インタフェースを介して転送されるデータのタイプおよびコンテンツに関連され得る。論理チャネルにマップされるデータトラフィックの異なるカテゴリがあり得る。ブロードキャストチャネルは、インフラストラクチャノードおよびシステムの現在のステータスの能力を全発光体のドメインにブロードキャストするために使用されるダウンリンク専用チャネル(downlink only channel)になり得る。ブロードキャストチャネルは、ブロードキャスト制御チャネル（ＢＣＨ）にマップされ得る。マルチキャストチャネルは、共通ユーザデータ伝送をユーザのサブグループに送信するために使用されるダウンリンク専用チャネルになり得る。そのチャネルは、共有トラフィックチャネル（ＳＴＣＨ）にマップされ得る。さらに、グループの１パケット当たりの識別は、マルチキャストＭＡＣアドレスを使用して行われ得る。ユニキャストチャネルは、インフラストラクチャノードとそれぞれのエンドユーザノードとの間のポイントツーポイントの二重チャネルになり得る。そのチャネルは、ユーザデータ伝送を搬送してＳＴＣＨにマップされるために使用され得る。
【００８２】
図１３は、発見手順のフロー図１３００である。発見手順は、エンドユーザが関連付ける発光体を発見することによる処理を網羅する。発見および関連付けの処理は、近隣のすべてのインフラストラクチャ発光体からビーコンを受信して新しくオンになったエンドユーザデバイスから開始する。発光体ドメインに参加すると、新しいデバイスは、構成チャネルの受信を開始する。定期的なインターバルにおいて、発光体は、ブロードキャストチャネル１３１０上で能力を含むビーコンを送信する。
【００８３】
ビーコンを受信するデバイスは、受信された能力に基づいて決定を行う。そのデバイスは、発光体のインフラストラクチャノードから受信された能力を処理する。その能力は、ＰＨＹ能力、ＭＡＣ能力、単方向のトラフィックサポート、双方向のトラフィックサポート、調光サポート、および可視化(visibility)サポート１３２０を含む。エンドユーザデバイスは、信号測定およびデータレート要件も含み得る受信された能力に基づいてデバイスが関連付けたい発光体を決定するアルゴリズムの選択を行う。エンドユーザデバイスは、選択された発光体に関連付け要求(request-to-associate)を送信することによって、関連付け処理１３３０−１３５０が開始する。ひとたび発光体がエンドユーザと関連付けしたことを確認すると、リソース割り当て情報、送信（Ｔｘ）および受信（Ｒｘ）情報、ＣＤＭＡパラメータおよびユーザに利用可能な帯域１３６０を含む、付加的な情報が伝送される。エンドユーザは、同意済みのチャネル１３７０上でデータを発光体と交換することが可能になり得る。
【００８４】
図１４は、ＭＡＣによって制御される調光を示すブロック図１４００である。調光信号は、光抽出レイヤ（ＬＡＬ）などの上位層から受信される。調光信号は、デューティサイクル１４２０を決定するために使用される。ＭＡＣは、デューティサイクルベースの切り替えポイントγB１４３０を決定する。データはその後、ＬＥＤデバイス１４４０に出力される。
【００８５】
図１５は、アダプテーションレイヤのサポートを含むＶＬＣを示すブロック図１５００である。異なる無線アクセス技術（ＲＡＴ）上でインフラストラクチャアップリンクを行うために、アダプテーションレイヤのサポートがＭＡＣに必要である。管理コンポーネント１５６０は、ＲＡＴアベイラビリティ、ＱｏＳマッピング、制御／データ多重化オプション、およびコンフィギュレーションを特徴とする。管理コンポーネント１５６０は、ＰＨＹレイヤ１５６５から情報を送受信する。
【００８６】
アーキテクチャは、アップリンクとダウンリンクとの両方に使用され得る以下のレイヤ：アプリケーションレイヤ１５１０と、ミドルウェアレイヤ１５２０と、ネットワークプロトコルレイヤ１５３０と、アダプテーションデータレイヤ１５４０と、第１の技術に依存するＭＡＣレイヤに結合された第１のアダプタ１５５０と、第２の技術に依存するＭＡＣレイヤに結合された第２のアダプタ１５５５とを含む。この例では２つのアダプタが説明されているが、アダプタ数は、デバイスによってサポートされるＲＡＴ数によって制限され得る。
【００８７】
ＶＬＣの難題の１つは、デバイス制約のためにアップリンクおよびダウンリンクのアベイラビリティが独立していることである。ある環境において、高強度可視光ベースのダウンリンクは、インフラストラクチャ照明設備から簡単に提供され得るが、アップリンクは、ポータブルデバイスの伝送電力に制限されて、可視光以外のスペクトル（例えば、ＲＦ）を使用して提供される必要があり得る。
【００８８】
可視光の別の特徴は、ＬＥＤの光閉じ込めが局所的な高密度帯域(high bandwidth density)を提供し得ることである。これは、単一方向においてスペクトル集約を可能にするおよび多重アクセス技術を使用することによって活用され得る。可視光は、例えば、ダウンリンクの可視光通信およびアップリンクの赤外線通信を使用して、または異なるアクセス技術を介して制御およびデータ通信を行うハイブリッドトポロジーを生成することによって、または各方向において協働する多重アクセス技術を有する「ホットスポット」機能性を生成することによって、２つのデバイス間で補完する通信リンクとして動作し得る。
【００８９】
（実施形態）
１．可視光通信（ＶＬＣ）において点灯およびデータ伝送のために発光体を調光することに使用するためのワイヤレス送受信ユニット（ＷＴＲＵ）は、
明度レベルを受信するように構成された入力ポート
を備えることを特徴とするワイヤレス送受信ユニット（ＷＴＲＵ）。
【００９０】
２．明度レベルに基づいて前記データ伝送のデータデューティサイクルおよびフィラー輝度値を決定するように構成されたプロセッサ
をさらに備えることを特徴とする実施形態１のＷＴＲＵ。
【００９１】
３．発光体のデータ伝送およびフィラー輝度値を交互に行うように構成された送信機
をさらに備えることを特徴とする実施形態１乃至２のいずれかにおけるＷＴＲＵ。
ｖ４．データデューティサイクルは、
【００９２】
【数１０】
【００９３】
に基づき、この場合、ＹＢはデータ伝送のデータデューティサイクルを表し、Ｌは照明レベルを表し、およびＢは発光体から放出された光の平均明度を表すことを特徴とする実施形態１乃至３のいずれかにおけるＷＴＲＵ。
【００９４】
５．フィラー輝度値は、
【００９５】
【数１１】
【００９６】
に基づき、この場合、ｂBは１または複数のフィラービットの値を表し、Ｌは照明レベルを表し、およびＢは発光体から放出された光の平均明度を表すことを特徴とする実施形態２乃至４のいずれかにおけるＷＴＲＵ。
【００９７】
６．伝送されるデータ量は、フィラー輝度値に比例することを特徴とする実施形態２乃至５のいずれかにおけるＷＴＲＵ。
【００９８】
７．可視光通信（ＶＬＣ）において複数の発光体信号を多重化することに使用するためのワイヤレス送受信ユニット（ＷＴＲＵ）は、
発光体信号が複数のデータを含む複数の発光体信号を受信するように構成された入力ポート
を備えることを特徴とするワイヤレス送受信ユニット（ＷＴＲＵ）。
【００９９】
８．複数のデータを１または複数の帯域のデータにパースするように構成されたパーサ
をさらに備えることを特徴とする実施形態７のＷＴＲＵ。
【０１００】
９．チャネライゼーションコードを各帯域内のデータに適用するように構成されたチャネライゼーションコードブロックをさらに備えることを特徴とする実施形態７乃至８のいずれかにおけるＷＴＲＵ。
【０１０１】
１０．各帯域内のデータを単極データに変換するように構成された直流（ＤＣ）オフセットブロックをさらに備えることを特徴とする実施形態７乃至９のいずれかにおけるＷＴＲＵ。
【０１０２】
１１．各帯域のデータのデューティサイクルを計算するように構成され、およびフィラー輝度値を各帯域のデータに付加するように構成された調光器をさらに備えることを特徴とする実施形態７乃至１０のいずれかにおけるＷＴＲＵ。
【０１０３】
１２．データを伝送するように構成された送信機をさらに備えることを特徴とする実施形態７乃至１１のいずれかにおけるＷＴＲＵ。
【０１０４】
１３．発光体信号は、発光体内か発光体間かのいずれかであることを特徴とする実施形態７乃至１２のいずれかにおけるＷＴＲＵ。
【０１０５】
１４．スクランブルコードまたはラインコードは、各帯域内のデータに適用されることを特徴とする実施形態７乃至１３のいずれかにおけるＷＴＲＵ。
【０１０６】
１５．各帯域のデータは、異なる波長に対応することを特徴とする実施形態７乃至１４のいずれかにおけるＷＴＲＵ。
【０１０７】
１６．各帯域のデータは、異なるデータデューティサイクルを有することを特徴とする実施形態７乃至１７のいずれかにおけるＷＴＲＵ。
【０１０８】
１７．波長を介して伝送されるデータ量は、波長を介して送信される光量に比例することを特徴とする実施形態７乃至１６のいずれかにおけるＷＴＲＵ。
【０１０９】
１８．可視光通信（ＶＬＣ）において点灯およびデータ伝送のために発光体を調光する方法であって、
明度レベルを受信すること
を備えることを特徴とする方法。
【０１１０】
１９．明度レベルに基づいてデータ伝送のデータデューティサイクルを決定すること
をさらに備えることを特徴とする実施形態１８の方法。
【０１１１】
２０．明度レベルに基づいてフィラー輝度値を決定すること
をさらに備えることを特徴とする実施形態１８乃至１９のいずれかにおける方法。
【０１１２】
２１．発光体のデータ伝送およびフィラー輝度値を交互に行うこと
をさらに備えることを特徴とする実施形態１８乃至２０のいずれかにおける方法。
【０１１３】
２２．データデューティサイクルは、
【０１１４】
【数１２】
【０１１５】
に基づき、この場合、ＹＢはデータ伝送のデータデューティサイクルを表し、Ｌは照明レベルを表し、およびＢは発光体から放出された光の平均明度を表すことを特徴とする実施形態１８乃至２１のいずれかにおける方法。
【０１１６】
２３．フィラー輝度値は、
【０１１７】
【数１３】
【０１１８】
に基づき、この場合、ｂBは１または複数のフィラービットの値を表し、Ｌは照明レベルを表し、およびＢは発光体から放出された光の平均明度を表すことを特徴とする実施形態１９乃至２２のいずれかにおける方法。
【０１１９】
２４．伝送されるデータ量は、フィラー輝度値に比例することを特徴とする実施形態１９乃至２３のいずれかにおける方法。
【０１２０】
２５．可視光通信（ＶＬＣ）において複数の発光体信号を多重化する方法であって、
発光体信号が複数のデータを含む複数の発光体信号を受信すること
を備えることを特徴とする方法。
【０１２１】
２６．複数のデータを１または複数の帯域のデータにパースすること
をさらに備えることを特徴とする実施形態２５の方法。
【０１２２】
２７．チャネライゼーションコードを各帯域内のデータに適用すること
をさらに備えることを特徴とする実施形態２５乃至２６のいずれかにおける方法。
【０１２３】
２８．各帯域内のデータを単極データに変換すること
をさらに備えることを特徴とする実施形態２５乃至２７のいずれかにおける方法。
【０１２４】
２９．各帯域のデータのデューティサイクルを計算すること、およびデューティサイクルに基づいてフィラー輝度値を各帯域のデータに付加すること
をさらに備えることを特徴とする実施形態２５乃至２８のいずれかにおける方法。
【０１２５】
３０．各帯域のデータを伝送すること
をさらに備えることを特徴とする実施形態２５乃至２９のいずれかにおける方法。
【０１２６】
３１．発光体信号は、発光体内か発光体間かのいずれかであることを特徴とする実施形態２５乃至３０のいずれかにおける方法。
【０１２７】
３２．スクランブルコードまたはラインコードは、各帯域内のデータに適用されることを特徴とする実施形態２５乃至３１のいずれかにおける方法。
【０１２８】
３３．各帯域のデータは、異なる波長に対応することを特徴とする実施形態２５乃至３２のいずれかにおける方法。
【０１２９】
３４．各帯域のデータは、異なるデータデューティサイクルを有することを特徴とする実施形態２５乃至３３のいずれかにおける方法。
【０１３０】
３５．波長を介して伝送されるデータ量は、波長を介して送信される光量に比例することを特徴とする実施形態２５乃至３４のいずれかにおける方法。
【０１３１】
特徴および要素は、特定の組み合わせにおいて上述されているが、当業者には当然のことながら、各特徴または要素は、単独でまたは他の特徴および要素との任意の組み合わせにおいて使用されることができる。さらに、本明細書で説明された方法は、コンピュータまたはプロセッサが実行するためのコンピュータ可読媒体に組み込まれる、コンピュータプログラム、ソフトウェア、またはファームウェアに実装され得る。コンピュータ可読ストレージ媒体の例は、電子信号（ワイヤードまたはワイヤレス接続を介して伝送される）およびコンピュータ可読記憶媒体を含む。コンピュータ可読記憶媒体の例は、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体メモリデバイス、内部ハードディスクおよびリムーバブルディスクなどの磁気媒体、磁気光媒体、およびＣＤ−ＲＯＭディスクおよびデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）などの光媒体を含むが、これらの記憶媒体に限定されない。ソフトウェアと連動するプロセッサを使用して、ＷＴＲＵ、ＵＥ、ＭＴＣデバイス、端末機、基地局、ＲＮＣ、または任意のホストコンピュータに使用するための無線周波数トランシーバを実装し得る。
【技術分野】
【０００１】
本出願は、ワイヤレス通信に関する。
【０００２】
（関連出願の相互参照）
本願は、２００９年９月１８日に出願された米国特許仮出願シリアルナンバー６１／２４３８６２号明細書、２００９年９月１８日に出願された米国特許仮出願シリアルナンバー６１／２４３８１９号明細書、および２００９年１０月１２日に出願された米国特許仮出願シリアルナンバー６１／２５０８１１号明細書の利益を主張し、その内容は、参照によって本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
可視光通信（ＶＬＣ）は、可視光（例えば、人の目で見られ得るおよそ４００から７００ナノメートル（ｎｍ）の波長範囲にある光）を使用して、データ（例えば、音声データ、数値データおよび画像データ）をワイヤレスで伝送する通信媒体である。ＶＬＣを使用してデータを伝送するために、蛍光電球または発光ダイオード（ＬＥＤ）などの可視光源が、超高速でオンオフまたは強度変調され得る。受信デバイス（例えば、カメラ、携帯電話の撮像装置または周辺光センサ）は、強度変調された光を受信して、その光を、受信デバイスがユーザの使用および／または娯楽用に処理し得るデータに変換する。
【０００４】
ＶＬＣが注目される主な理由の１つに、データを受信デバイスに伝送するために使用され得る可視光源の遍在性(ubiquitous nature)がある。例として、ＬＥＤバックライト付きディスプレイを含み得るランプや家電、および表示灯や交通信号などの他のＬＥＤがあり、すべてが１または複数の可視光源を含む。このように、可視光源は、データをほとんどの場所に位置するユーザにワイヤレスで伝送する可能性がある。
【０００５】
ＶＬＣは、無線周波数帯域を使用する必要がないので、他で使用するために限定された無線周波数帯域の制限を解くなどの利益を提供し得る。さらに、光源はすでに他の目的（例えば、光を供給してテレビ番組、映画およびデータを表示する）に実施されているので、その光源は、それらを制御デバイスに単純に結合することによって容易に送信機に変換され得る。しかしながら、ＶＬＣの１つの短所は、ＶＬＣが調光と干渉し得ることである。
【０００６】
ＶＬＣは、さまざまな用途で使用され得るし、以下の表１に記載されたカテゴリを含むが、これに限定されない。
【０００７】
【表１】
【発明の概要】
【０００８】
可視光通信（ＶＬＣ）において、点灯(lighting)およびデータ伝送のために発光体を調光するための方法および装置。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
例として与えられた以下の説明を添付図面と併せることによって、より詳細な理解が得られる。
【００１０】
【図１Ａ】開示された１または複数の実施形態が実装され得る例示的な通信システムの系統図である。
【図１Ｂ】図１Ａに図示された通信システム内で使用され得る例示的なワイヤレス送受信ユニット（ＷＴＲＵ）の系統図である。
【図２】通信インタフェースを含むＩＥＥＥ８０２．１５．７ネットワークトポロジーを示す図である。
【図３】ＩＥＥＥ８０２．１５トポロジーのスタックを示す図である。
【図４】１つの発光体を使用したＶＬＣ物理データフローのブロック図である。
【図５】多発光体(multi-luminary)のアーキテクチャを示す図である。
【図６】ＶＬＣで使用するためのウォルシュコードツリーを示す図である。
【図７】データデューティサイクルの例を示す図である。
【図８】変調の平均明度の例を示す図である。
【図９】データデューティサイクルと望ましい調光レベルまたは明度レベルとの関係を示す図である。
【図１０】ＭＡＣアーキテクチャにおけるＶＬＣの実施形態を示す図である。
【図１１】提案されたＭＡＣ ＰＤＵ（プロトコルデータユニット）を示す図である。
【図１２】ＭＡＣ多重化および多重アクセスを示す図である。
【図１３】発見手順のフロー図である。
【図１４】ＭＡＣによって制御されるＶＬＣ調光の例を示す図である。
【図１５】アダプテーションレイヤのサポートを含むＶＬＣを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１Ａは、開示された１または複数の実施形態が実装され得る例示的な通信システム１００の図である。通信システム１００は、音声、データ、ビデオ、メッセージング、放送などのコンテンツを複数のワイヤレスユーザに提供する多重アクセスシステムになり得る。通信システム１００は、複数のワイヤレスユーザが、無線帯域を含むシステムリソースの共有を通じてそのようなコンテンツにアクセスするのを可能にし得る。例えば、通信システム１００は、コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）、直交ＦＤＭＡ（ＯＦＤＭＡ）、単一キャリアＦＤＭＡ（ＳＣ−ＦＤＭＡ）といったような１または複数のチャネルアクセス方法を用い得る。
【００１２】
図１Ａに示すように、通信システム１００は、ワイヤレス送受信ユニット（ＷＴＲＵ）１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄと、アクセスネットワーク（ＡＮ）または無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）１０４と、コアネットワーク１０６と、公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）１０８と、インターネット１１０と、他のネットワーク１１２とを含み得るが、当然のことながら、開示された実施形態は、任意の数のＷＴＲＵ、基地局、ネットワーク、および／またはネットワーク要素を想定している。ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄのそれぞれは、ワイヤレス環境において動作および／または通信を行うように構成された任意のタイプのデバイスになり得る。例として、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄは、ワイヤレス信号を送信および／または受信するように構成され得るし、ユーザ機器（ＵＥ）、移動局、固定式または移動式加入者ユニット、ページャ、携帯電話機、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、スマートフォン、ラップトップ型コンピュータ、ネットブック、パーソナルコンピュータ、ワイヤレスセンサ、媒体転送プロトコル（ＭＴＣ）デバイス、家電といったものを含み得る。
【００１３】
通信システム１００は、基地局１１４ａおよび基地局１１４ｂも含み得る。基地局１１４ａおよび１１４ｂのそれぞれは、コアネットワーク１０６、インターネット１１０、おおび／または他のネットワーク１１２などの、１または複数の通信ネットワークへのアクセスを容易にするためにＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄのうちの少なくとも１つとワイヤレスにインタフェースをとるように構成された任意のタイプのデバイスになり得る。例として、基地局１１４ａ、１１４ｂは、ベーストランシーバ基地局（ＢＴＳ）、ノードＢ、ｅノードＢ、ホームノードＢ、ホームｅノードＢ、サイトコントローラ、アクセスポイント（ＡＰ）、ワイヤレスルータといったものになり得る。基地局１１４ａ、１１４ｂは、それぞれ単一要素として描かれているが、当然のことながら、基地局１１４ａ、１１４ｂは、相互接続された任意の数の基地局および／またはネットワーク要素を含み得る。
【００１４】
基地局１１４ａは、基地局コントローラ（ＢＳＣ）、ネットワークコントローラまたは無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、リレーノードなどの、他の基地局および／またはネットワーク要素（図示せず）も含み得る、ＲＡＮ１０４の一部になり得る。基地局１１４ａおよび／または基地局１１４ｂは、セル（図示せず）と呼ばれ得る特定の地理的領域内でワイヤレス信号を送信および／または受信するように構成され得る。セルは、セルセクタにさらに分割され得る。例えば、基地局１１４ａと関連付けられるセルは、３つのセクタに分割され得る。このように、一実施形態において、基地局１１４ａは、３つのトランシーバ、即ち、セルの１セクタ当たり１トランシーバを含み得る。別の実施形態において、基地局１１４ａは、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）技術を用い得るので、セルの１セクタ当たり複数のトランシーバを利用し得る。
【００１５】
基地局１１４ａ、１１４ｂは、適した任意のワイヤレス通信リンク（例えば、無線周波数（ＲＦ）、マイクロ波、赤外線（ＩＲ）、紫外線（ＵＶ）、可視光など）になり得るエアインタフェース１１６を介してＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄのうちの１または複数との通信を行い得る。エアインタフェース１１６は、適した任意のアクセス技術または無線アクセス技術（ＲＡＴ）を使用して確立され得る。
【００１６】
より詳細には、上述のように、通信システム１００は、多重アクセスシステムになり得るし、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＯＦＤＭＡ、ＳＣ−ＦＤＭＡといったような、１または複数のチャネルアクセス方式を用い得る。例えば、ＲＡＮ１０４における基地局１１４ａおよびＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）を使用してエアインタフェース１１６を確立し得る、ユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ）地上無線アクセス（ＵＴＲＡ）などの技術を実装し得る。ＷＣＤＭＡは、高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ）および／または拡張ＨＳＰＡ（ＨＳＰＡ＋）などの通信プロトコルを含み得る。ＨＳＰＡは、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）および／または高速アップリンクパケットアクセス（ＨＳＵＰＡ）を含み得る。
【００１７】
別の実施形態において、基地局１１４ａおよびＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）および／またはＬＴＥアドバンスト（ＬＴＥ−Ａ）を使用してエアインタフェース１１６を確立し得る、拡張ＵＭＴＳ地上無線アクセス（Ｅ−ＵＴＲＡ）などの技術を実装し得る。
【００１８】
他の実施形態において、基地局１１４ａおよびＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、ＩＥＥＥ８０２．１６（即ち、マイクロ波アクセスのための世界規模の相互運用（ＷｉＭＡＸ））、ＣＤＭＡ２０００、ＣＤＭＡ２０００１Ｘ、ＣＤＭＡ２０００ＥＶ−ＤＯ、暫定標準２０００（ＩＳ−２０００）、暫定標準９５（ＩＳ−９５）、暫定標準８５６（ＩＳ−８５６）、移動体通信用グローバルシステム（ＧＳＭ(登録商標）)、ＧＳＭエボリューションのための拡張データレート（ＥＤＧＥ）、ＧＳＭ ＥＤＧＥ（ＧＥＲＡＮ）といったような技術を実装し得る。
【００１９】
図１Ａの基地局１１４ｂは、例えば、ワイヤレスルータ、ホームノードＢ、ホームｅノードＢ、またはアクセスポイントになり得るし、事業所、家庭、車両、キャンパスといったような局所的エリアでワイヤレス接続性を容易にするために適した任意のアクセス技術またはＲＡＴを利用し得る。一実施形態において、基地局１１４ｂおよびＷＴＲＵ１０２ｃ、１０２ｄは、ＩＥＥＥ８０２．１１などの技術を実装して、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）を確立し得る。別の実施形態において、基地局１１４ｂおよびＷＴＲＵ１０２ｃ、１０２ｄは、ＩＥＥＥ８０２．１５などの技術を実装して、ワイヤレスパーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）を確立し得る。さらに別の実施形態において、基地局１１４ｂおよびＷＴＲＵ１０２ｃ、１０２ｄは、ピコセルまたはフェムトセルを確立するために、セルベースのＲＡＴ（例えば、ＷＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ２０００、ＧＳＭ、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａなど）を利用し得る。図１Ａに示すように、基地局１１４ｂは、インターネット１１０に直接接続し得る。このように、基地局１１４ｂは、コアネットワーク１０６経由でインターネット１１０にアクセスしなくてもよい。
【００２０】
ＲＡＮ１０４は、音声、データ、アプリケーション、および／またはＶｏＩＰ（ボイスオーバーインターネットプロトコル）サービスをＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄのうちの１または複数に提供するように構成された任意のタイプのネットワークになり得る、コアネットワーク１０６との通信を行い得る。例えば、コアネットワーク１０６は、呼制御、課金サービス(billing services)、移動体位置情報サービス、プリペイド電話、インターネット接続性、ビデオ分配(video distribution)などを提供し、および／またはユーザ認証などの高レベルのセキュリティ機能を行い得る。図１Ａに示していないが、当然のことながら、ＲＡＮ１０４および／またはコアネットワーク１０６は、ＲＡＮ１０４と同じＲＡＴまたは異なるＲＡＴを用いる他のＲＡＮとの通信を直接または間接に行い得る。例えば、Ｅ−ＵＴＲＡ無線技術を利用しているかもしれないＲＡＮ１０４に接続されているのに加えて、コアネットワーク１０６は、ＧＳＭ無線技術を用いる別のＲＡＮ（図示せず）との通信も行い得る。
【００２１】
コアネットワーク１０６は、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄがＰＳＴＮ１０８、インターネット１１０、および／または他のネットワーク１１２にアクセスするためのゲートウェイとしての役割も果たし得る。ＰＳＴＮ１０８は、従来のアナログ電話回線サービス（ＰＯＴＳ）を提供する回線交換電話ネットワーク(circuit-switched telephone networks)を含み得る。インターネット１１０は、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）、ユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）およびインターネットプロトコル（ＩＰ）などの、ＴＣＰ／ＩＰインターネットプロトコルスイートにおける共通の通信プロトコルを使用する相互接続されたコンピュータネットワークおよびデバイスのグローバルシステムを含み得る。ネットワーク１１２は、他のサービスプロバイダによって所有および／または動作されるワイヤードまたはワイヤレス通信ネットワークを含み得る。例えば、ネットワーク１１２は、ＲＡＮ１０４と同じＲＡＴまたは異なるＲＡＴを用い得る、１または複数のＲＡＮに接続された別のコアネットワークを含み得る。
【００２２】
通信システム１００におけるＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの一部またはすべては、多モード能力を含み得る。即ち、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄは、異なるワイヤレスリンクを介して異なるワイヤレスネットワークとの通信を行うための複数のトランシーバを含み得る。例えば、図１Ａに示したＷＴＲＵ１０２ｃは、セルベースの無線技術を用い得る基地局１１４ａと、ＩＥＥＥ８０２無線技術を用い得る基地局１１４ｂとの通信を行うように構成され得る。
【００２３】
図１Ｂは、例示的なＷＴＲＵ１０２の系統図である。図１Ｂに示すように、ＷＴＲＵ１０２は、プロセッサ１１８、トランシーバ１２０、送受信要素１２２、スピーカ／マイクロフォン１２４、キーパッド１２６、ディスプレイ／タッチパッド１２８、ノンリムーバブルメモリ１０６、リムーバブルメモリ１３２、電源１３４、全地球測位システム（ＧＰＳ）チップセット１３６、および他の周辺機器１３８を含み得る。当然のことながら、ＷＴＲＵ１０２は、実施形態と整合性を保ちながら以下の要素のサブコンビネーションを任意に含み得る。
【００２４】
プロセッサ１１８は、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、従来型プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連動する１または複数のマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、現場プログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）回路、その他のタイプの集積回路（ＩＣ）、ステートマシンといったものを含み得る。プロセッサ１１８は、信号コーディング、データ処理、電力制御(power control)、入力／出力処理、および／またはＷＴＲＵ１０２がワイヤレス環境において動作するのを可能にするその他の機能性を行い得る。プロセッサ１１８は、トランシーバ１２０に結合され得るし、トランシーバ１２０は、送受信要素１２２に結合され得る。図１Ｂは、プロセッサ１１８とトランシーバ１２０とを分離したコンポーネントとして描いているが、当然のことながら、プロセッサ１１８とトランシーバ１２０とは、電子パッケージまたは電子チップ内で一体化され得る。
【００２５】
送受信要素１２２は、エアインタフェース１１６を介して基地局（例えば、基地局１１４ａ）に信号を送信し、または信号を受信するように構成され得る。例えば、一実施形態において、送受信要素１２２は、ＲＦ信号を送信および／または受信するように構成されたアンテナになり得る。別の実施形態において、送受信要素１２２は、ＩＲ信号、ＵＶ信号、または可視光信号を送信および／または受信するように構成されたエミッタ／検出器になり得る。さらに別の実施形態において、送受信要素１２２は、ＲＦ信号と光信号との両方を送受信するように構成され得る。当然のことながら、送受信要素１２２は、ワイヤレス信号のどのような組み合わせも送信および／または受信するように構成され得る。
【００２６】
さらに、送受信要素１２２は、図１Ｂにおいて単一要素として描かれているが、ＷＴＲＵ１０２は、任意の数の送受信要素１２２を含み得る。より詳細には、ＷＴＲＵ１０２は、ＭＩＭＯ技術を用い得る。このように、一実施形態において、ＷＴＲＵ１０２は、エアインタフェース１１６を介してワイヤレス信号を送信および受信するための２または３以上の送受信要素１２２（例えば、複数のアンテナ）を含み得る。
【００２７】
トランシーバ１２０は、送受信要素１２２によって送信される信号を変調して、送受信要素１２２によって受信される信号を復調するように構成され得る。上述のように、ＷＴＲＵ１０２は、多モード能力を有し得る。このように、トランシーバ１２０は、ＷＴＲＵ１０２が、例えば、ＵＴＲＡおよびＩＥＥＥ８０２．１１のような複数のＲＡＴ経由で通信を行うのを可能にするための複数のトランシーバを含み得る。
【００２８】
ＷＴＲＵ１０２のプロセッサ１１８は、スピーカ／マイクロフォン１２４、キーパッド１２６、および／またはディスプレイ／タッチパッド１２８（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）ディスプレイユニットまたは有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイユニット）に結合され得るし、それらからユーザ入力データを受信し得る。プロセッサ１１８は、ユーザデータをスピーカ／マイクロフォン１２４、キーパッド１２６、および／またはディスプレイ／タッチパッド１２８に出力することもあり得る。さらに、プロセッサ１１８は、ノンリムーバブルメモリ１０６および／またはリムーバブルメモリ１３２などの適した任意のタイプのメモリから情報にアクセスして、データをそれらに記憶し得る。ノンリムーバブルメモリ１０６は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ハードディスク、またはその他のタイプのメモリ記憶デバイスを含み得る。リムーバブルメモリ１３２は、加入者識別モジュール（ＳＩＭ）カード、メモリスティック、セキュアデジタル（ＳＤ）メモリカードといったものを含み得る。他の実施形態において、プロセッサ１１８は、サーバまたは家庭用コンピュータ（図示せず）などのＷＴＲＵ１０２上に、物理的に置かれないメモリから情報にアクセスして、データをそれらに記憶し得る。
【００２９】
プロセッサ１１８は、電源１３４から電力を受信し得るし、ＷＴＲＵ１０２内の他のコンポーネントに電力を分配および／または制御するように構成され得る。電源１３４は、ＷＴＲＵ１０２に電力供給するのに適した任意のデバイスになり得る。例えば、電源１３４は、１または複数の乾電池（例えば、ニッケルカドミウム、ニッケル亜鉛（ＮｉＺｎ）、ニッケル水素（ＮｉＭＨ）、リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）など）、太陽電池、燃料電池といったものを含み得る。
【００３０】
プロセッサ１１８は、ＷＴＲＵ１０２の現在の位置に関する位置情報（例えば、経緯度）を提供するように構成され得る、ＧＰＳチップセット１３６に結合されることもあり得る。ＧＰＳチップセット１３６からの情報に加えてまたはその代わりに、ＷＴＲＵ１０２は、基地局（例えば、基地局１１４ａ、１１４ｂ）からエアインタフェース１１６を介して位置情報を受信し、および／または近隣の２または３以上の基地局から受信される信号のタイミングに基づいて自身の位置を決定し得る。当然のことながら、ＷＴＲＵ１０２は、実施形態と整合性を保ちながら、適した任意の位置決定方法によって位置情報を入手し得る。
【００３１】
プロセッサ１１８は、付加的な特徴、機能性および／またはワイヤードまたはワイヤレス接続性を提供する１または複数のソフトウェアおよび／またはハードウェアモジュールを含み得る、他の周辺機器１３８にさらに結合され得る。例えば、周辺機器１３８は、加速度計、電子コンパス、衛星トランシーバ、デジタルカメラ（写真またはビデオ用）、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート、振動デバイス、テレビトランシーバ、ハンズフリーヘッドセット、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール、周波数変調（ＦＭ）無線ユニット、デジタル音楽プレーヤ、メディアプレーヤ、ビデオゲームプレーヤモジュール、インターネットブラウザといったものを含み得る。
【００３２】
図２は、通信インタフェース２００を含むＩＥＥＥ８０２．１５．７ネットワークトポロジーを示す。コアネットワーク（ＣＮ）２１０は、電力線通信（ＰＬＣ）またはイーサネット（登録商標）を含む技術を使用して、Ｑインタフェース２２０経由でインフラストラクチャノード２２５に接続され得るが、それらの技術に限定されない。インフラストラクチャノードは、ＶＬＣリンクになり得るＲXインタフェース２３０を使用して、固定式、移動式または車両ノード２３５に接続され得る。ＲXインタフェース２３０は、空間多重化に使用される発光体間干渉(inter-luminary interference)になり得る。Ｐインタフェース２４０は、ネットワークへの接続性を含まないかもしれないピアツーピア（Ｐ２Ｐ）通信を示し得る。
【００３３】
ＶＬＣは、Ｐ２Ｐ、インフラストラクチャおよび単信回線を含むさまざまな用途およびトポロジーに使用され得るし、各トポロジーは、特定のモードを含み得る。インフラストラクチャトポロジーは、ＬＥＤ源の一次的機能としての照明を維持しながら、通信の特徴を提供するインフラストラクチャモードを含み得る。データスループットを最大限にして複数のエンドユーザをサポートするために多重化が使用され得るように、調光はこのモードで実装され得る。さらに、光源からの意図的でない干渉は、このモードによって拒絶され得る。また、このモードのインフラストラクチャノードは、ＲXインタフェース２３０を使用してリンクされ得る。
【００３４】
Ｐ２Ｐトポロジーにおいて、Ｐ２Ｐモードは、他のＶＬＣ源からの干渉を制限するために空間分離を使用し得る。最大データレートは、付加されたシグナリングおよび物理レイヤの冗長性をこのモードで排除することによって達成され得る。また、このモードのＰ２Ｐノードは、Ｐインタフェース２４０を使用してリンクされ得る。
【００３５】
Ｐ２Ｐおよびインフラストラクチャに加えて、ＶＬＣは、単信回線モードを利用して、可視光リンクに、単方向のサポートを補完するワイヤレスアクセス技術として働くようにさせ得る。これによって可視光リンクが、単方向のブロードキャストチャネルとして動作することが可能になる。また、再送信は、外部エンティティに依存せずに固定回数で繰り返され得る。
【００３６】
図３は、ＩＥＥＥ８０２．１５トポロジーのスタック３００を示す。物理（ＰＨＹ）レイヤ３１０とＭＡＣレイヤ３２０との両方が含まれる。ＭＡＣレイヤの上には、物理リンク制御（ＬＬＣ）レイヤ３３０が存在し得る。単信回線モードにおいて、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルは、ＭＡＣ以外の外部エンティティからの肯定応答（ＡＣＫ）およびチャネル品質測定を含む制御情報の受信を提供し得る。他のＬＬＣサブレイヤもＶＬＣアーキテクチャ３４０に含まれ得る。
【００３７】
図４は、１つの発光体を使用したデータ帯域の分離および集約を含む、ＶＬＣ ＰＨＹデータフローのブロック図４００である。図４において、通信チャネルにおける干渉を図示するために、発光体４０５を使用して単一のデータフローを示している。Ｎ長の入力ベクトルとして使用されるビットストリームｘ1，ｘ2，ｘ3，．．，ｘN４０７は、ＰＨＹ帯域セパレータ４１０に入力される。この場合のＮは、ＭＡＣプロトコルデータユニット（ＰＤＵ）のサイズである。ベクトルの長さがＮであることを確保するために「０」ビットの付け足しが使用される。この場合のＮは、Ｍの倍数であり、Ｍは、データ帯域または色帯域の総数である。
【００３８】
【数１】
【００３９】
帯域セパレータブロック４１０へのビットストリーム４０７の入力は、ｘ1，ｘ2，ｘ3，．．，ｘNとして表される。帯域セパレータ４１０は、複数のデータ帯域４１５にわたるビットストリームを集約する。帯域セパレータ４１０の出力は、Ｍデータ帯域，ｂm４１５である。各帯域のデータは、帯域セパレータを通じてマップされるデータビットを含む。帯域セパレータを通じてデータビットをマップする数学的表現は、以下の等式によって決定され得る。これらの等式は、入力ビットｘが各帯域内でビットｂに多重化される方法を示す。
【００４０】
【数２】
【００４１】
【数３】
【００４２】
【数４】
【００４３】
【数５】
【００４４】
この場合、ｋはチャネル数であり、Ｘはチャネル総数であり、ｍはデータ帯域であり、ｂm,kはデータである。
【００４５】
インフラストラクチャシステムにおいて複数の光帯域が使用される時に最大容量を供給するために、ＰＨＹは、帯域セパレータ４１０を通じてデータを分離して集約する。エアインタフェースを介して並行して送信された各データシンボルは、最も低い波長帯域におけるシンボルから開始して最も高い波長帯域のシンボルへ移行しながら、シリアルデータストリームに変換される。インフラストラクチャトポロジーにおいて、複数の波長または帯域に対するサポートが提供される。このような帯域は、可視光スペクトルの色および異なる波長と関連付けられ、異なる波長が可視光スペクトルの異なる色に対応する。帯域が一緒に多重化される時、優先色(overriding color)は白色光である。
【００４６】
チャネライゼーションブロック４２０において、各帯域ｍに対し、データｂm,kは、発光体に特有のチャネライゼーションコードＣ（ｋ，ＳＦ）によって拡散される。この場合、（ＳＦ）はコードの拡散因子(spreading factor)であり、ｋはチャネル数である。
【００４７】
【数６】
【００４８】
言い換えれば、（ＳＦ）は使用時の発光体数であり、ｋは特定の発光体の指数(index)である。
【００４９】
スクランブルまたはラインコードブロック４２５において、スクランブルコードＳmまたはラインコードがその後、各帯域のデータに適用され得る。直流（ＤＣ）オフセットまたは単極変換ブロック４３０において、各帯域のデータに対する単極データへの変換がその後起こり得る。ＤＣオフセットまたは単極シグナリングへの変換は、ＬＥＤ光源のオン／オフキーイング（ＯＯＫ）との整合性をとるのに必要になり得る。
【００５０】
発光体の明度を維持しながらデータを伝送するために、調光が実装される。調光ブロック４３５において、調光が行われる。調光ブロック４３５において、望ましい明度レベルが受信される。望ましい明度レベルに基づいて、データ伝送のためのデータデューティサイクルが決定される。フィラー輝度値は、受信された明度レベルに基づいて決定される。光に変換する前に、単一または多帯域のＬＥＤデバイス４４０によって「１」または「０」のいずれかのフィラー輝度値がデータに付加されるので、発光体に対するデータおよび光の交代が可能になる。
【００５１】
ＶＬＣネットワークトポロジーの別の態様は、ＰＨＹ帯域の分離および集約にかかわる。インフラストラクチャＶＬＣに対して、単一チップ（帯域）ベースのＬＥＤがエネルギー効率の良いソリューションに使用され得る間に、３つのチップ（帯域）（即ち、ＲＧＢ）ベースのＬＥＤが増加したデータレートを提供し得る。ＲＧＢの場合、白色光は、すべての帯域がアクティブになるという意味で、照明の一次的機能になおも望ましい。このように、データ容量を最大限にするために、各帯域は、各発光体によって使用され得る。照明目的でアクティブのままになっていて、データを搬送しない帯域はどれでも、システム干渉を増大させて全体容量が低下し得る。
【００５２】
複数の発光体源が同時に存在し得るように、ＰＨＹ多重化は、複数の発光体源において（発光体間で）独立したチャネルを提供する。ＰＨＹ多重化は、ある発光体源から別の発光体源への信号を分離することが可能である。インフラストラクチャトポロジーにおいて、発光体源間における干渉は、コード分割多重化（ＣＤＭ）を使用して緩和され得る。可変長拡散コードは、拡散因子が再使用因子、または地理的領域内で望ましいチャンネル数に等しい場合に定義される。
【００５３】
図５は、多発光体アーキテクチャ５００を示す。図５において、２つのデータフローまたは２つの発光体５０５、５０８を示す。複数の発光体が一度に存在し得る。各発光体のビットストリームｘ1，ｘ2，ｘ3，．．，ｘN５０７、５０９は、Ｎ長の入力ベクトルとして使用されて、ＰＨＹ帯域セパレータ５１０、５１１に入力され得る。ベクトルの長さがＮであることを確保するために「０」ビットの付け足しが用いられる。Ｎは等式［１］を使用した、Ｍの倍数である。帯域セパレータ５１０、５１１の出力は、各発光体５０５、５０６に対し、それぞれ５１５、５１６のＭデータ帯域になり得る。
【００５４】
チャネライゼーションブロック５２０、５２１において、チャネライゼーションコードＣ（ｋ，ＳＦ）が各帯域のデータに適用される。スクランブルまたはラインコードブロック５２５、５２６において、スクランブルコードまたはラインコードＳmがその後、各帯域のデータに適用され得る。拡散コードよりも多くの発光体がある場合、少なくとも２つの発光体は、同じ拡散コードを有し得る。この場合、異なるスクランブルコードが使用され得る。入力ポートまたはレシーバにおいて、発光体間において干渉があり得る。しかしながら、その干渉は、（ＳＦ）によって軽減される。干渉は、ウォルシュコードおよびシステム再使用パラメータに基づいた変数拡散(variable spreading)を使用するＣＤＭを使用することによって緩和され得る。ＤＣオフセットまたは単極変換ブロック５３０、５３１において、各帯域のデータに対する単極データへの変換が起こり得る。
【００５５】
調光ブロック５３５、５３６において、各帯域のデータに対する調光が行われ得る。各調光ブロック５３５、５３６において、望ましい明度レベルが受信される。望ましい明度レベルに基づいて、データ伝送のためのデータデューティサイクルが決定される。フィラー輝度値は、受信された明度レベルに基づく。帯域が輸送チャネル５５０に出力される前に、「１」または「０」のいずれかのフィラー輝度値が、光に変換する前に単一または多帯域のＬＥＤデバイス５４０、５４１よってデータに付加される。フィラー輝度値またはフィラービットｂBの値は、次の等式によって決定される。
【００５６】
【数７】
【００５７】
この場合、Ｂは所与の変調の平均明度であり、Ｌは望ましい照明レベルである。
【００５８】
ＶＬＣ物理レイヤによって提供された輸送チャネル５５０を使用して、データの送受信が行われる。対象および特性に従って、異なる２つのタイプの輸送チャネルである、ブロードキャストチャネル（ＢＣＨ）と共有トラフィックチャネル（ＳＴＣＨ）とがある。ＢＣＨは、システムおよびセルの現在のステータスをセル全体にブロードキャストするダウンリンクチャネルである。ＳＴＣＨは、ユーザデータ伝送に使用されるチャネルである。このチャネルは、多くのユーザによって共有されるので、このチャネル上のデータフローは、スケジューラおよび媒体アクセス機構によって管理される。ＳＴＣＨは、アップリンク通信とダウンリンク通信との両方に使用される。
【００５９】
図６は、ＶＬＣで使用するためのウォルシュコードツリーを示す。ウォルシュ拡散コードは、直交コードである。従って、発光体が異なる拡散コードおよび同一のスクランブルコードで割り当てられる場合、および発光体が同期して送信される場合、それらの発光体は、レシーバによって分離され得るし、互いに干渉しないかもしれない。この性質を使用して、ワイヤレス伝送において共通して直面する「遠近(near-far)」問題が解決され得る。遠近問題は、レシーバが強い信号を捕らえることによって、そのレシーバがより弱い信号を検出することができなくなる状態である。コードが直交する場合の同期化にウォルシュコーディングを使用することによって、遠近問題が軽減される。
【００６０】
ウォルシュコードは、他のすべてのコードがＤＣオフセットコンポーネントを有しなくてもチャネライゼーションコードＣ（０，ＳＦ）が純ＤＣオフセットであるようにする性質を有する。スクランブルした後、各コードは、ランダムなＤＣオフセットコンポーネントになる。低周波数環境ノイズがなおも伝送と干渉するかもしれないが、その影響は、ＯＯＫを使用するのに比べてＳＦの因子によって軽減される。
【００６１】
図７は、データデューティサイクルの例７００を示す。ＶＬＣは、室内照明を使用し得る。室内照明の一次的機能は照明であるが、ＶＬＣは二次的機能である。光の明度が変わる間でも通信を維持するために、調光が実装される。光の明度は、光のオン／オフ期間の割合(portion)に対応する。光が非常に素早くオフになる場合、肉眼ではその点滅を検出することができない。光がオフになる回数よりも多くオンになる場合、その光は、オンになる回数よりも多くオフになる光よりも明るく見え得る。ＶＬＣを使用するデータフローは、光がオンである時間にマップされる。望ましい明度およびデータの最大伝送レベルを達成するために、データデューティサイクルが実装される。
【００６２】
図７において、時間インターバルＴ７１０にわたって、データデューティサイクル７２０が最高というのは、平均照明レベル７３０が最大照明レベルの半分である時に、最大量のデータが送信され得るという意味である。例えば、５０％の照明レベルにおいて、データデューティサイクルは１００％で動作する。データデューティサイクルが最低というのは、明度が最高または最低である時に、最小量のデータが送信されるという意味である。例えば、平均照明レベルが１００％である時は、光がオンになっていて、データがまったく伝送されていないという意味であり、平均照明レベルが０％である時は、光がオフになっていて、データがまったく伝送されていないという意味である。
【００６３】
最小量のデータが送信されて、明度がそれの最高である時、ＬＥＤフィラー輝度値は１である。１であるＬＥＤフィラー輝度値は、オンになっているＬＥＤに相当し、その光がオンになっていることを指し得る。最小量のデータが送信されて、明度がそれの最低である時、ＬＥＤフィラー輝度値は０である。０であるＬＥＤフィラー輝度値は、オフになっているＬＥＤに相当し、その光がオフになっていることを指し得る。データがまったく伝送されていない時、時間インターバルＴにわたって、平均照明レベルＬは、データ伝送デューティサイクルＹBおよびＬＥＤフィラーレベルの関数(function)である。
【００６４】
光源の望ましい明度は、アクティブなデータ伝送のデューティサイクルの長さを変更または変調することによって制御され得る。調光は、通信の電力制御リンク(link power control)として使用される。平均照明レベルが１００％よりも少なく０％よりも多い時、データが送信され得る。データが送信される時、その光はパーセンテージによって調光される。
【００６５】
平均照明レベルが５０％を超える時、調光はデータデューティサイクルを増加させて、平均照明レベルが５０％に満たない時、調光はさらにデータデューティサイクルを強制して減少させる。平均照明レベルが５０％である時、データ伝送は最高レートになる。絶対(absolute)最大明度レベルおよび真っ暗な状態では、データ伝送は不可能である。
【００６６】
複数の発光体が分離して調光される時、それらの発光体は、異なるデータデューティサイクルを有し得る。干渉を最小限にするために、複数の発光体のデューティサイクルのフェージング(phasing)がスタガされ得る。デューティサイクルのフェーズは、調光ブロック５３５、５３６内で切り替えポイント調整(alignment)またはフェーズ信号のタイミングによって、つまりＭＡＣからの入力によって制御され得る。
【００６７】
複数の発光体のデューティサイクルにおけるデータ伝送が、最小のオーバーラップを有する時、干渉の観点での最適性能が達成される。これは、フィラービットを推量するか、除去するかのいずれかによって達成される。フィラービット値がゼロの時、データへの干渉がないかもしれない。
【００６８】
図８は、ＬＥＤの平均明度Ｂと、異なる方法による伝送の変調との関係の例８００を示す。例えば、データ伝送は、ＯＯＫによってまたはマンチェスター変調によって決定され得る。そのデータ伝送中の平均明度は、ピーク明度の５０％である。別の例において、データ伝送は、４パルス位置変調（４−ＰＰＭ）によって決定され得る。そのデータ伝送中の平均明度は、ピーク明度の２５％である。
【００６９】
図９は、データデューティサイクルＹBと望ましい調光または明度レベルとの関係を示す。絶対最大ＬＥＤ明度に満たないかもしれない暫定照明レベル９１０は、データ伝送の最小レベルを可能にする。Ｌはユーザに望まれる平均照明レベルであり、Ｂは所与の変調の平均明度である。
【００７０】
図１０は、ＶＬＣがＭＡＣアーキテクチャ内で示されている実施形態１０００を示す。ＭＡＣサブシステムは、制御およびデータシグナリングを経て上位レイヤとインタフェースをとる。ＭＡＣサブシステムは、上位レイヤとインタフェースをとるための制御パケットおよびトラフィックパケットの分類および分配と、伝送されるデータの存在によって決まるＷＴＲＵのステート管理と、パケットスケジューリングと、情報配信用のダウンリンクブロードキャスティングとを含むさまざまな機能を行う。
【００７１】
ＭＡＣサブレイヤは、物理チャネルへのアクセスに関与し、および（１）調光制御、（２）共通データのブロードキャスト、（３）パケットスケジューリング、（４）発光体内の複数のアクセスに時分割多重化（ＴＤＭ）を用いること、（５）セグメンテーションおよびアセンブリを含むデータフレーミング、を含むタスクに関与するが、これらのタスクに限定されない。
【００７２】
上記の機能を行うために（１）リアセンブリ／デフレーミングブロック１０１０、（２）ステート管理ブロック１０２０、（３）ブロードキャスティング／共通制御ブロック１０３０、（４）バッファ管理ブロック１０４０、（５）送受信制御ブロック１０５０、（６）パケットスケジューリングブロック１０６０、を含むいくつかの機能的ブロックが利用されるが、これらに限定されない。
【００７３】
図１０において、移動式機器ＭＡＣは、インフラストラクチャＭＡＣのサブセットである。パケットスケジューリング１０６０の前に調光制御１０７０が実施される。調光制御１０７０は、データフローをスケジュールして管理するために使用される、色品質インデックスを含む。ＭＡＣは、望ましい平均照明レベルＬをＭＡＣ入力として受け入れること、および次の等式からデューティサイクルγBを決定することによって調光を制御する。
【００７４】
【数８】
【００７５】
Ｂが所与の変調の平均明度である場合、データフローとデータパッケージのサイズとの両方は、チャネル品質インデックス（ＣＱＩ）、色品質インデックスおよび電力レベルを含む調光およびチャネル測定１０６５に基づくが、これらのインデックスに限定されない。
【００７６】
図１１は、サイズＮPDUのＭＡＣプロトコルデータユニット１１００を示す。ＭＡＣ ＰＤＵの構造は、プリアンブル、ＰＨＹヘッダ１１３０、ＭＡＣヘッダ１１４０、パケットデリミタの開始１１２０、ペイロード１１５０、および任意のフレームチェックシーケンス１１６０を含む。プリアンブル１１１０は、タイミングおよび同期化に使用され得る。ＭＡＣ ＰＤＵのサイズは、次のように計算され得る。
【００７７】
【数９】
【００７８】
この場合、ＮFは物理レイヤデータフレーム（フィラービットを含む）のサイズであり、γBはデータデューティサイクルであり、αはＦＥＣコードレートである。
【００７９】
発光体に従ってデータサービスを複数のユーザに提供する目的で、ＭＡＣ多重アクセスの特徴が発光体内（発光体内部）で使用され得る。
【００８０】
図１２は、ＭＡＣ多重化および多重アクセスの例を示す。データサービスを複数のエンドユーザノード１２３０、１２３５に提供するために、ＭＡＣ多重アクセスの特徴が発光体（発光体内部）またはインフラストラクチャノード１２１０内で使用され得る。ＭＡＣチャネライゼーションは、ブロードキャストチャネル１２２０、マルチキャストチャネル１２４０およびユニキャストチャネル１２２５を含む論理チャネルを通じて行われ得る。ブロードキャストチャネルは、システム情報に使用され得る。ユニキャストチャネルおよびマルチキャストチャネルは、ユーザデータまたはグループデータに使用され得る。
【００８１】
論理チャネルは、エアインタフェースまたは無線インタフェースを介して転送されるデータのタイプおよびコンテンツに関連され得る。論理チャネルにマップされるデータトラフィックの異なるカテゴリがあり得る。ブロードキャストチャネルは、インフラストラクチャノードおよびシステムの現在のステータスの能力を全発光体のドメインにブロードキャストするために使用されるダウンリンク専用チャネル(downlink only channel)になり得る。ブロードキャストチャネルは、ブロードキャスト制御チャネル（ＢＣＨ）にマップされ得る。マルチキャストチャネルは、共通ユーザデータ伝送をユーザのサブグループに送信するために使用されるダウンリンク専用チャネルになり得る。そのチャネルは、共有トラフィックチャネル（ＳＴＣＨ）にマップされ得る。さらに、グループの１パケット当たりの識別は、マルチキャストＭＡＣアドレスを使用して行われ得る。ユニキャストチャネルは、インフラストラクチャノードとそれぞれのエンドユーザノードとの間のポイントツーポイントの二重チャネルになり得る。そのチャネルは、ユーザデータ伝送を搬送してＳＴＣＨにマップされるために使用され得る。
【００８２】
図１３は、発見手順のフロー図１３００である。発見手順は、エンドユーザが関連付ける発光体を発見することによる処理を網羅する。発見および関連付けの処理は、近隣のすべてのインフラストラクチャ発光体からビーコンを受信して新しくオンになったエンドユーザデバイスから開始する。発光体ドメインに参加すると、新しいデバイスは、構成チャネルの受信を開始する。定期的なインターバルにおいて、発光体は、ブロードキャストチャネル１３１０上で能力を含むビーコンを送信する。
【００８３】
ビーコンを受信するデバイスは、受信された能力に基づいて決定を行う。そのデバイスは、発光体のインフラストラクチャノードから受信された能力を処理する。その能力は、ＰＨＹ能力、ＭＡＣ能力、単方向のトラフィックサポート、双方向のトラフィックサポート、調光サポート、および可視化(visibility)サポート１３２０を含む。エンドユーザデバイスは、信号測定およびデータレート要件も含み得る受信された能力に基づいてデバイスが関連付けたい発光体を決定するアルゴリズムの選択を行う。エンドユーザデバイスは、選択された発光体に関連付け要求(request-to-associate)を送信することによって、関連付け処理１３３０−１３５０が開始する。ひとたび発光体がエンドユーザと関連付けしたことを確認すると、リソース割り当て情報、送信（Ｔｘ）および受信（Ｒｘ）情報、ＣＤＭＡパラメータおよびユーザに利用可能な帯域１３６０を含む、付加的な情報が伝送される。エンドユーザは、同意済みのチャネル１３７０上でデータを発光体と交換することが可能になり得る。
【００８４】
図１４は、ＭＡＣによって制御される調光を示すブロック図１４００である。調光信号は、光抽出レイヤ（ＬＡＬ）などの上位層から受信される。調光信号は、デューティサイクル１４２０を決定するために使用される。ＭＡＣは、デューティサイクルベースの切り替えポイントγB１４３０を決定する。データはその後、ＬＥＤデバイス１４４０に出力される。
【００８５】
図１５は、アダプテーションレイヤのサポートを含むＶＬＣを示すブロック図１５００である。異なる無線アクセス技術（ＲＡＴ）上でインフラストラクチャアップリンクを行うために、アダプテーションレイヤのサポートがＭＡＣに必要である。管理コンポーネント１５６０は、ＲＡＴアベイラビリティ、ＱｏＳマッピング、制御／データ多重化オプション、およびコンフィギュレーションを特徴とする。管理コンポーネント１５６０は、ＰＨＹレイヤ１５６５から情報を送受信する。
【００８６】
アーキテクチャは、アップリンクとダウンリンクとの両方に使用され得る以下のレイヤ：アプリケーションレイヤ１５１０と、ミドルウェアレイヤ１５２０と、ネットワークプロトコルレイヤ１５３０と、アダプテーションデータレイヤ１５４０と、第１の技術に依存するＭＡＣレイヤに結合された第１のアダプタ１５５０と、第２の技術に依存するＭＡＣレイヤに結合された第２のアダプタ１５５５とを含む。この例では２つのアダプタが説明されているが、アダプタ数は、デバイスによってサポートされるＲＡＴ数によって制限され得る。
【００８７】
ＶＬＣの難題の１つは、デバイス制約のためにアップリンクおよびダウンリンクのアベイラビリティが独立していることである。ある環境において、高強度可視光ベースのダウンリンクは、インフラストラクチャ照明設備から簡単に提供され得るが、アップリンクは、ポータブルデバイスの伝送電力に制限されて、可視光以外のスペクトル（例えば、ＲＦ）を使用して提供される必要があり得る。
【００８８】
可視光の別の特徴は、ＬＥＤの光閉じ込めが局所的な高密度帯域(high bandwidth density)を提供し得ることである。これは、単一方向においてスペクトル集約を可能にするおよび多重アクセス技術を使用することによって活用され得る。可視光は、例えば、ダウンリンクの可視光通信およびアップリンクの赤外線通信を使用して、または異なるアクセス技術を介して制御およびデータ通信を行うハイブリッドトポロジーを生成することによって、または各方向において協働する多重アクセス技術を有する「ホットスポット」機能性を生成することによって、２つのデバイス間で補完する通信リンクとして動作し得る。
【００８９】
（実施形態）
１．可視光通信（ＶＬＣ）において点灯およびデータ伝送のために発光体を調光することに使用するためのワイヤレス送受信ユニット（ＷＴＲＵ）は、
明度レベルを受信するように構成された入力ポート
を備えることを特徴とするワイヤレス送受信ユニット（ＷＴＲＵ）。
【００９０】
２．明度レベルに基づいて前記データ伝送のデータデューティサイクルおよびフィラー輝度値を決定するように構成されたプロセッサ
をさらに備えることを特徴とする実施形態１のＷＴＲＵ。
【００９１】
３．発光体のデータ伝送およびフィラー輝度値を交互に行うように構成された送信機
をさらに備えることを特徴とする実施形態１乃至２のいずれかにおけるＷＴＲＵ。
ｖ４．データデューティサイクルは、
【００９２】
【数１０】
【００９３】
に基づき、この場合、ＹＢはデータ伝送のデータデューティサイクルを表し、Ｌは照明レベルを表し、およびＢは発光体から放出された光の平均明度を表すことを特徴とする実施形態１乃至３のいずれかにおけるＷＴＲＵ。
【００９４】
５．フィラー輝度値は、
【００９５】
【数１１】
【００９６】
に基づき、この場合、ｂBは１または複数のフィラービットの値を表し、Ｌは照明レベルを表し、およびＢは発光体から放出された光の平均明度を表すことを特徴とする実施形態２乃至４のいずれかにおけるＷＴＲＵ。
【００９７】
６．伝送されるデータ量は、フィラー輝度値に比例することを特徴とする実施形態２乃至５のいずれかにおけるＷＴＲＵ。
【００９８】
７．可視光通信（ＶＬＣ）において複数の発光体信号を多重化することに使用するためのワイヤレス送受信ユニット（ＷＴＲＵ）は、
発光体信号が複数のデータを含む複数の発光体信号を受信するように構成された入力ポート
を備えることを特徴とするワイヤレス送受信ユニット（ＷＴＲＵ）。
【００９９】
８．複数のデータを１または複数の帯域のデータにパースするように構成されたパーサ
をさらに備えることを特徴とする実施形態７のＷＴＲＵ。
【０１００】
９．チャネライゼーションコードを各帯域内のデータに適用するように構成されたチャネライゼーションコードブロックをさらに備えることを特徴とする実施形態７乃至８のいずれかにおけるＷＴＲＵ。
【０１０１】
１０．各帯域内のデータを単極データに変換するように構成された直流（ＤＣ）オフセットブロックをさらに備えることを特徴とする実施形態７乃至９のいずれかにおけるＷＴＲＵ。
【０１０２】
１１．各帯域のデータのデューティサイクルを計算するように構成され、およびフィラー輝度値を各帯域のデータに付加するように構成された調光器をさらに備えることを特徴とする実施形態７乃至１０のいずれかにおけるＷＴＲＵ。
【０１０３】
１２．データを伝送するように構成された送信機をさらに備えることを特徴とする実施形態７乃至１１のいずれかにおけるＷＴＲＵ。
【０１０４】
１３．発光体信号は、発光体内か発光体間かのいずれかであることを特徴とする実施形態７乃至１２のいずれかにおけるＷＴＲＵ。
【０１０５】
１４．スクランブルコードまたはラインコードは、各帯域内のデータに適用されることを特徴とする実施形態７乃至１３のいずれかにおけるＷＴＲＵ。
【０１０６】
１５．各帯域のデータは、異なる波長に対応することを特徴とする実施形態７乃至１４のいずれかにおけるＷＴＲＵ。
【０１０７】
１６．各帯域のデータは、異なるデータデューティサイクルを有することを特徴とする実施形態７乃至１７のいずれかにおけるＷＴＲＵ。
【０１０８】
１７．波長を介して伝送されるデータ量は、波長を介して送信される光量に比例することを特徴とする実施形態７乃至１６のいずれかにおけるＷＴＲＵ。
【０１０９】
１８．可視光通信（ＶＬＣ）において点灯およびデータ伝送のために発光体を調光する方法であって、
明度レベルを受信すること
を備えることを特徴とする方法。
【０１１０】
１９．明度レベルに基づいてデータ伝送のデータデューティサイクルを決定すること
をさらに備えることを特徴とする実施形態１８の方法。
【０１１１】
２０．明度レベルに基づいてフィラー輝度値を決定すること
をさらに備えることを特徴とする実施形態１８乃至１９のいずれかにおける方法。
【０１１２】
２１．発光体のデータ伝送およびフィラー輝度値を交互に行うこと
をさらに備えることを特徴とする実施形態１８乃至２０のいずれかにおける方法。
【０１１３】
２２．データデューティサイクルは、
【０１１４】
【数１２】
【０１１５】
に基づき、この場合、ＹＢはデータ伝送のデータデューティサイクルを表し、Ｌは照明レベルを表し、およびＢは発光体から放出された光の平均明度を表すことを特徴とする実施形態１８乃至２１のいずれかにおける方法。
【０１１６】
２３．フィラー輝度値は、
【０１１７】
【数１３】
【０１１８】
に基づき、この場合、ｂBは１または複数のフィラービットの値を表し、Ｌは照明レベルを表し、およびＢは発光体から放出された光の平均明度を表すことを特徴とする実施形態１９乃至２２のいずれかにおける方法。
【０１１９】
２４．伝送されるデータ量は、フィラー輝度値に比例することを特徴とする実施形態１９乃至２３のいずれかにおける方法。
【０１２０】
２５．可視光通信（ＶＬＣ）において複数の発光体信号を多重化する方法であって、
発光体信号が複数のデータを含む複数の発光体信号を受信すること
を備えることを特徴とする方法。
【０１２１】
２６．複数のデータを１または複数の帯域のデータにパースすること
をさらに備えることを特徴とする実施形態２５の方法。
【０１２２】
２７．チャネライゼーションコードを各帯域内のデータに適用すること
をさらに備えることを特徴とする実施形態２５乃至２６のいずれかにおける方法。
【０１２３】
２８．各帯域内のデータを単極データに変換すること
をさらに備えることを特徴とする実施形態２５乃至２７のいずれかにおける方法。
【０１２４】
２９．各帯域のデータのデューティサイクルを計算すること、およびデューティサイクルに基づいてフィラー輝度値を各帯域のデータに付加すること
をさらに備えることを特徴とする実施形態２５乃至２８のいずれかにおける方法。
【０１２５】
３０．各帯域のデータを伝送すること
をさらに備えることを特徴とする実施形態２５乃至２９のいずれかにおける方法。
【０１２６】
３１．発光体信号は、発光体内か発光体間かのいずれかであることを特徴とする実施形態２５乃至３０のいずれかにおける方法。
【０１２７】
３２．スクランブルコードまたはラインコードは、各帯域内のデータに適用されることを特徴とする実施形態２５乃至３１のいずれかにおける方法。
【０１２８】
３３．各帯域のデータは、異なる波長に対応することを特徴とする実施形態２５乃至３２のいずれかにおける方法。
【０１２９】
３４．各帯域のデータは、異なるデータデューティサイクルを有することを特徴とする実施形態２５乃至３３のいずれかにおける方法。
【０１３０】
３５．波長を介して伝送されるデータ量は、波長を介して送信される光量に比例することを特徴とする実施形態２５乃至３４のいずれかにおける方法。
【０１３１】
特徴および要素は、特定の組み合わせにおいて上述されているが、当業者には当然のことながら、各特徴または要素は、単独でまたは他の特徴および要素との任意の組み合わせにおいて使用されることができる。さらに、本明細書で説明された方法は、コンピュータまたはプロセッサが実行するためのコンピュータ可読媒体に組み込まれる、コンピュータプログラム、ソフトウェア、またはファームウェアに実装され得る。コンピュータ可読ストレージ媒体の例は、電子信号（ワイヤードまたはワイヤレス接続を介して伝送される）およびコンピュータ可読記憶媒体を含む。コンピュータ可読記憶媒体の例は、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体メモリデバイス、内部ハードディスクおよびリムーバブルディスクなどの磁気媒体、磁気光媒体、およびＣＤ−ＲＯＭディスクおよびデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）などの光媒体を含むが、これらの記憶媒体に限定されない。ソフトウェアと連動するプロセッサを使用して、ＷＴＲＵ、ＵＥ、ＭＴＣデバイス、端末機、基地局、ＲＮＣ、または任意のホストコンピュータに使用するための無線周波数トランシーバを実装し得る。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光通信（ＶＬＣ）において点灯およびデータ送信のための発光体を調光することに使用するためのワイヤレス送受信ユニット（ＷＴＲＵ）であって、
明度レベルを受信するように構成された入力ポートと、
前記データ送信のデータデューティサイクルおよび前記明度レベルに基づいたフィラー輝度値を決定するように構成されたプロセッサと、
前記発光体の前記データ送信および前記フィラー輝度値を交互に行うように構成された送信機と
を備えることを特徴とするワイヤレス送受信ユニット（ＷＴＲＵ）。
【請求項２】
【請求項３】
【請求項４】
送信されるデータ量は、前記フィラー輝度値に比例することを特徴とする請求項１に記載のＷＴＲＵ。
【請求項５】
可視光通信（ＶＬＣ）において複数の発光体信号を多重化することに使用するためのワイヤレス送受信ユニット（ＷＴＲＵ）であって、
前記発光体信号が複数のデータを含む前記複数の発光体信号を受信するように構成された入力ポートと、
前記複数のデータを１または複数の帯域のデータにパースするように構成されたパーサと、
チャネライゼーションコードを各帯域内の前記データに適用するように構成されたチャネライゼーションコードブロックと、
前記各帯域内のデータを単極データに変換するように構成された直流（ＤＣ）オフセットブロックと、
前記各帯域のデータのデューティサイクルを計算し、およびフィラー輝度値を各帯域のデータに付加するように構成された調光器と、
前記データを送信するように構成された送信機と
を備えることを特徴とするワイヤレス送受信ユニット（ＷＴＲＵ）。
【請求項６】
前記発光体信号は、発光体内か発光体間かのいずれかであることを特徴とする請求項５に記載のＷＴＲＵ。
【請求項７】
スクランブルコードまたはラインコードは、各帯域内の前記データに適用されることを特徴とする請求項５に記載のＷＴＲＵ。
【請求項８】
各帯域のデータは、異なる波長に対応することを特徴とする請求項５に記載のＷＴＲＵ。
【請求項９】
各帯域のデータは、異なるデータデューティサイクルを有することを特徴とする請求項５に記載のＷＴＲＵ。
【請求項１０】
波長を介して送信されるデータ量は、波長を介して送信される光量に比例することを特徴とする請求項５に記載のＷＴＲＵ。
【請求項１１】
可視光通信（ＶＬＣ）において点灯およびデータ送信のために発光体を調光する方法であって、
明度レベルを受信するステップと、
前記明度レベルに基づいて前記データ送信のデータデューティサイクルを決定するステップと、
前記明度レベルに基づいてフィラー輝度値を決定するステップと、
前記発光体の前記データ送信および前記フィラー輝度値を交互に行うステップと
をさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項１２】
【請求項１３】
【請求項１４】
前記送信されるデータ量は、前記フィラー輝度値に比例することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
可視光通信（ＶＬＣ）において複数の発光体信号を多重化する方法であって、
前記発光体信号が複数のデータを含む複数の発光体信号を受信するステップと、
前記複数のデータを１または複数の帯域のデータにパースするステップと、
チャネライゼーションコードを各帯域内の前記データに適用するステップと、
各帯域内の前記データを単極データに変換するステップと、
各帯域のデータのデューティサイクルを計算し、および前記デューティサイクルに基づいてフィラー輝度値を各帯域のデータに付加するステップと、
各帯域のデータを送信するステップと
をさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記発光体信号は、発光体内か発光体間かのいずれかであることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
スクランブルコードまたはラインコードは、各帯域内のデータに適用されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
各帯域のデータは、異なる波長に対応することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
各帯域のデータは、異なるデータデューティサイクルを有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
波長を介して送信される前記データ量は、波長を介して送信される光量に比例することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１】
可視光通信（ＶＬＣ）において点灯およびデータ送信のための発光体を調光することに使用するためのワイヤレス送受信ユニット（ＷＴＲＵ）であって、
明度レベルを受信するように構成された入力ポートと、
前記データ送信のデータデューティサイクルおよび前記明度レベルに基づいたフィラー輝度値を決定するように構成されたプロセッサと、
前記発光体の前記データ送信および前記フィラー輝度値を交互に行うように構成された送信機と
を備えることを特徴とするワイヤレス送受信ユニット（ＷＴＲＵ）。
【請求項２】
【請求項３】
【請求項４】
送信されるデータ量は、前記フィラー輝度値に比例することを特徴とする請求項１に記載のＷＴＲＵ。
【請求項５】
可視光通信（ＶＬＣ）において複数の発光体信号を多重化することに使用するためのワイヤレス送受信ユニット（ＷＴＲＵ）であって、
前記発光体信号が複数のデータを含む前記複数の発光体信号を受信するように構成された入力ポートと、
前記複数のデータを１または複数の帯域のデータにパースするように構成されたパーサと、
チャネライゼーションコードを各帯域内の前記データに適用するように構成されたチャネライゼーションコードブロックと、
前記各帯域内のデータを単極データに変換するように構成された直流（ＤＣ）オフセットブロックと、
前記各帯域のデータのデューティサイクルを計算し、およびフィラー輝度値を各帯域のデータに付加するように構成された調光器と、
前記データを送信するように構成された送信機と
を備えることを特徴とするワイヤレス送受信ユニット（ＷＴＲＵ）。
【請求項６】
前記発光体信号は、発光体内か発光体間かのいずれかであることを特徴とする請求項５に記載のＷＴＲＵ。
【請求項７】
スクランブルコードまたはラインコードは、各帯域内の前記データに適用されることを特徴とする請求項５に記載のＷＴＲＵ。
【請求項８】
各帯域のデータは、異なる波長に対応することを特徴とする請求項５に記載のＷＴＲＵ。
【請求項９】
各帯域のデータは、異なるデータデューティサイクルを有することを特徴とする請求項５に記載のＷＴＲＵ。
【請求項１０】
波長を介して送信されるデータ量は、波長を介して送信される光量に比例することを特徴とする請求項５に記載のＷＴＲＵ。
【請求項１１】
可視光通信（ＶＬＣ）において点灯およびデータ送信のために発光体を調光する方法であって、
明度レベルを受信するステップと、
前記明度レベルに基づいて前記データ送信のデータデューティサイクルを決定するステップと、
前記明度レベルに基づいてフィラー輝度値を決定するステップと、
前記発光体の前記データ送信および前記フィラー輝度値を交互に行うステップと
をさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項１２】
【請求項１３】
【請求項１４】
前記送信されるデータ量は、前記フィラー輝度値に比例することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
可視光通信（ＶＬＣ）において複数の発光体信号を多重化する方法であって、
前記発光体信号が複数のデータを含む複数の発光体信号を受信するステップと、
前記複数のデータを１または複数の帯域のデータにパースするステップと、
チャネライゼーションコードを各帯域内の前記データに適用するステップと、
各帯域内の前記データを単極データに変換するステップと、
各帯域のデータのデューティサイクルを計算し、および前記デューティサイクルに基づいてフィラー輝度値を各帯域のデータに付加するステップと、
各帯域のデータを送信するステップと
をさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記発光体信号は、発光体内か発光体間かのいずれかであることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
スクランブルコードまたはラインコードは、各帯域内のデータに適用されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
各帯域のデータは、異なる波長に対応することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
各帯域のデータは、異なるデータデューティサイクルを有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
波長を介して送信される前記データ量は、波長を介して送信される光量に比例することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公表番号】特表２０１３−５０５６４０（Ｐ２０１３−５０５６４０Ａ）
【公表日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２９９２２（Ｐ２０１２−５２９９２２）
【出願日】平成２２年９月１７日（２０１０．９．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４９２４０
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０３５０９８
【国際公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＷＣＤＭＡ
【出願人】（５１００３０９９５）インターデイジタル パテント ホールディングス インコーポレイテッド (229)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１７日（２０１０．９．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４９２４０
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０３５０９８
【国際公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＷＣＤＭＡ
【出願人】（５１００３０９９５）インターデイジタル パテント ホールディングス インコーポレイテッド (229)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]