用于无线光通信的无线光通信网络和装置的制作方法

1.本发明涉及无线光通信网络和用于无线光通信的装置。此外，本发明涉及用于线性动态通信场景的基于光束分离器的li-fi(无线光通信)通信系统。


背景技术：

2.工业4.0中不断推进的数字化需要机器之间的可靠数据通信。在无线数据传输中，主要使用基于无线电的技术。尤其是网络的大范围使用暴露了这些无线电网络的问题：不同通信信道之间的电磁干扰或其他干扰降低了可靠性。这会导致覆盖范围显著减少，或者在极端情况下导致数据传输完全停止。这个问题在工业起重机系统的吊运车中尤为严重。除此之外，基于无线电的技术通常不具备实时能力，然而，这在profinet、ethercat等工业通信协议中是必须的。
3.当前的无线传输系统基于严格监管的频带。由于无线电天线通常是全向辐射，无线电波可以通过不同的障碍物或同时反射，因此在实践中存在不同通信信道的叠加。因此，同一应用领域中的多个系统必须共享可用频带。因此，实际数据速率以及可能的覆盖范围在很大程度上取决于环境，因此限制了系统的可靠性。当前的rf技术(rf＝射频)通过复杂的调制方法解决了这个问题，诸如正交频分复用ofdm。然而，昂贵的调制、解调和长符号持续时间导致一位和两位数毫秒范围内的传输时延，这不足以满足一些现代系统的实时要求。
4.尽管两个通信伙伴的相对位置可变，但允许高带宽和/或可靠通信的用于无线通信的通信网络和装置将是合乎需要的。


技术实现要素：

5.因此，本发明的目的是提供一种无线通信网络和一种用于无线通信的装置，尽管通信伙伴的相对位置可变，但允许以高传输速率进行可靠通信。
6.此目的由独立权利要求的主题解决。
7.发明人已经发现，通过使用无线光通信，高数据传输速率是可能的，伴随着低干扰，使得可靠通信成为可能。此外，发明人已经发现，通过使用偏转装置来偏转无线光通信的无线光信号的至少一部分，可以实现可变的相对位置，使得也可以为相对于彼此可移动的通信伙伴提供有利的通信。
8.根据实施例，无线光通信网络包括被建立用于使用无线光信号进行无线光通信的基站。此外，无线光通信网络包括相对于基站可移动的参与者装置，该参与者装置包括被建立用于无线光通信的通信装置。此外，参与者装置包括偏转装置，该偏转装置被配置为在偏转装置与通信装置之间的第一方向与偏转装置和基站之间的第二方向之间偏转无线光信号的至少一部分。第二方向沿着光通信信道的轴延伸，偏转装置沿该光通信信道布置，并且通信装置离轴布置。这里的优点是可以通过偏转无线光信号来考虑基站和参与者装置之间的可变相对位置，并且可以将移动组件的优点与无线光通信的优点相结合。
9.根据实施例，一种装置包括被建立用于在该装置和通信伙伴之间传送无线光信号的通信装置。该装置包括偏转装置，该偏转装置被配置为相对于偏转装置与通信装置之间的方向偏转无线光信号的至少一部分。这也允许在移动环境中使用该装置。
10.根据实施例，一种可用作例如无线光通信网络的基站的装置包括配置为发射第一无线光信号的第一无线光发射器；以及配置为发射第二无线光信号的第二无线光发射器。
11.在从属权利要求中定义了进一步的有利配置。
附图说明
12.下面将参考附图讨论本发明的实施例。他们示出：
13.图1是根据实施例的无线光通信网络的示意框图；
14.图2是根据实施例的具有多个参与者装置的无线光通信网络的示意框图；
15.图3a-c根据实施例的参与者装置的偏转装置的可能实施方式的示意图；
16.图4是根据实施例的用于双向通信的无线光通信网络的示意框图；
17.图5是根据实施例的无线光通信网络的示意框图，其中光束偏转元件被布置为在空间上偏转通信信道；
18.图6a是根据实施例的无线光通信网络的示意性透视图，其中基站被配置为沿两个方向进行通信；
19.图6b是根据进一步实施例的无线光通信网络的示意性透视图，其中相对于图6a的通信信道通过任意可调节可选的光束偏转元件另外偏转；以及
20.图6c是无线光通信系统的示意性透视图，其中基站被配置为在不同方向发射不同或相等的无线光信号。
具体实施方式
21.在下面基于附图更详细地讨论本发明的实施例之前，应当注意，相同的、功能上相同或相同的元件、对象和/或结构在不同的附图中具有相同的附图标记，使得在不同实施例中说明的这些元件的描述是可相互交换或相互适用的。
22.以下实施例涉及无线光信号传输或数据传输。在本文描述的实施例中，其也被称为li-fi(光保真度)。此处，术语li-fi与术语irda(红外数据协会)或owc(光无线通信)相关。这意味着术语无线光学数据传输和li-fi是同义词。此处，光数据传输是指通过自由传输介质，诸如空气或其他气体或流体传输电磁信号。为此，例如可以使用具有至少350nm的紫外(uv)范围和例如最多1550nm的红外范围中的波长，其中与用于无线电标准的波长不同的其他波长也是可能的。无线光传输也有别于有线光数据传输，有线光数据传输例如通过光纤或光缆获得。
23.此外，本发明的实施例涉及基站和可相对于基站移动的参与者装置。这意味着基站和参与者装置之间的可变相对位置，这可以通过移动基站和/或还通过移动参与者装置来获得，包括旋转和平移运动及其组合。
24.图1示出了根据实施例的无线光通信网络100的示意框图。无线光通信网络100包括基站5和参与者装置10。
25.参与者装置10相对于基站5，即相对基站5而言，是可移动的。这意味着基站5和参
与者装置10之间的相对位置是可变的，因为基站和/或参与者装置10在空间中移动以改变相对位置。
26.基站5和参与者装置10被建立用于无线光通信。为此，参与者装置10包括被建立用于无线光通信的通信装置12。无线光通信包括由基站5发射的无线光信号141和由参与者装置10发射的无线光信号142，特别是通信装置12发射的无线光信号142中的至少一种。因此，无线光通信网络100可以是配置为将无线光信号141从基站5传送到参与者装置10和/或将无线光信号142从参与者装置10传送到基站5，即对它们进行通信或传输。参与者装置10包括偏转装置16，其被配置为对用于无线光通信的无线光信号的至少一部分，即无线光信号141和/或142，进行偏转，使得无线光信号在偏转装置16和通信装置12之间的第一方向181与偏转装置16和基站5之间的第二方向182之间偏转。
27.此处，发生偏转使得方向182沿着空间上建立的通信信道32的轴延伸。通信信道32可以被描述为使得其包括由无线光信号141或142照射或照射的空间区域，即，包括光功率，其服务于基站5和参与者装置10之间的通信。偏转装置16沿通信信道32布置，即沿通信信道的轴布置。通信装置12被布置为偏离轴或通信信道32，即偏移或横向偏移到沿方向182延伸的通信信道32的那部分。偏移可以通过偏转装置16实现，使得进一步的参与者装置可以放置或布置在(可能偏转或不偏转)方向182的进一步路线上，其中提供进一步的附加通信信道或使用偏转装置16仅耦合输出无线光信号141的光功率的一部分是有利的。其他有利的配置，同样关于无线光信号142，也在本文中描述并且可以易于组合。
28.无线光信号141和/或142的光路或路线的偏转允许参与者装置10连同偏转装置16沿方向182移动而不中断参与者装置10和基站5之间的通信。替代地或附加地，通信装置12相对于光束偏转装置16和/或基站5沿方向181的移动是可能的，而不会中断这样的通信。
29.因此，基站5和/或通信装置12可以具有用于发送和/或接收无线光信号的光接口。这种接口可以具有优选的方向，沿着该方向可以以很小的衰减发送和/或接收无线光信号。例如，这些方向可以完全或部分地影响或确定方向181和/或182。
30.偏转装置16可以反射地形成，使得无线光信号141和/或142被完全反射或偏转。或者，也可以将偏转装置16配置为使得无线光信号141或142的一部分通过偏转装置16传输，其允许多路通信。不管通信装置12是否被配置用于发送和/或接收无线光信号，这都是可能的。
31.无线光信号141和142垂直于它们的传播方向具有一定的空间延伸。这里，可以以空间重叠的方式发射相同的信号。或者，无线光信号141和142可能至少部分地在空间上不同，即，在空间上彼此分离。为此，可以使用单独的空间间隔开的光束，使得例如从基站5到通信装置12的信道或反之，示例性地称为朝向信道，与在反方向运行的反向信道的光束在空间上分开运行。根据实施例，基站可以在不同的空间分离光束中发送和/或接收两个或多个无线光信号。这意味着可以提供不同的平行光束用于接收，可以提供不同的平行光束用于传输或者可以提供它们的组合。
32.根据实施例，偏转装置16可以相对于通信装置12静止，即，通信装置12和偏转装置16可以一起移动。无线光信号141和/或142可以定义空间光通信信道，例如，移动参与者装置10可以沿着该信道移动。特别地，这适用于沿方向182的光路部分，即，在基站和共同移动偏转装置16之间。
33.根据实施例，可实施为相对于通信装置静止定位的偏转装置16的替代方案的实施例，通信装置12相对于偏转装置16，即沿着由偏转装置16作用在光信号141或142上的偏转方向，即沿着方向181，可移动。参考基站12，偏转装置16的倾斜角或倾斜角可以影响或确定光信号偏转的方向181，使得方向181可以称为偏转方向。
34.在本文描述的实施例的上下文中，基站5在空间中固定地布置，其中无线光通信网络的一个或多个参与者装置可以被配置为相对于基站移动。
35.图2示出了根据实施例的无线光通信网络200的示意框图。无线光通信网络200可以包括一个或多个参与者装置10。作为示例，示出了三个参与者装置101、102和103，其中可以实施至少1个、至少2个、至少3个、至少5个或更多个中的任何其他任意数目，例如7、8或10个或更多个。
36.优选地，偏转装置161、162和163以及可能的其他参与者装置的偏转装置包括到基站5的视线，该视线最多被至少部分透明的物体阻挡，使得在参与者之间获得直线或偏转的视线，参与者可以经由该视线交换光信号。
37.示例性地，参与者装置10是起重机(crane)系统的一部分并且被配置为沿着方向182，即平行于方向182可移动的吊运车(trolley)。例如，参与者装置101、102或103的偏转装置161、162和163被配置为光束分离器，这意味着由基站5示例性地发射的无线光信号141的相应部分141a、141b或141c当撞击到相应的光束部分161、162或163时被耦合输出，而剩余的部分141’
、14
1”和141”’
可以通过或穿过相应的光束分离器元件161至163，以便形成用于后续的耦合输出(couple out)的基础。部分141a、141b和141c以及剩余部分141’
、14
1”和141”’
可以具有相同的信息内容。
38.偏转装置161、162和163中的每一个可以被配置为耦合输出一部分光功率，可选地通过考虑部分波长范围和/或极化。只要无线光通信网络提供这样的事实，即参与者装置的耦合输出部分不是排他性地分配而且进一步的参与者装置要接收此部分或要耦合输出其一部分，则偏转装置16被配置为使得的由基站接收到的无线光信号的光功率的至少0.1％且最多20％、优选地至少0.5％且最多15％并且特别优选地至少1％且最多10％的部分被耦合输出，可以是有利的。虽然耦合输出低于1％是可能的，但在技术上很困难，只要选择节能信号生成，超过4％的耦合输出对于大量通信参与者来说可能是不利的。根据参与者的数量，每个光束分离器的最佳耦合输出光功率约为2％至4％。术语“从基站的方向接收/从基站的方向接收”涉及空间上第一参与者装置101的直接接收以及其后面的接收发送部分的参与者装置102、103、
……
。
39.关闭通信信道32的参与者装置或空间上最后布置的参与者装置，诸如参与者装置103，也可以，例如通过使用镜子实现非透明光束偏转而不是光束分离器。
40.偏转元件161、162和163可以经由相应的参与者装置101、102或103的保持元件221或222或223相对于通信装置121、122或123固定地布置。
41.通信信号141可以从基站5发射，例如平行于轴24，这也可以表示为使得无线光信号141的光束26可以具有沿着轴24延伸的中心光束。这包括基站5的发散、聚焦和准直光束，其中解释也适用于光信号142及其部分。
42.无线光信号141及其剩余部分141’
、14
2”和141”’
在空间上彼此平行和/或彼此没有任何偏移是可能的但不是必需的。以这种方式，偏转元件或光束分离器元件有可能通过在
偏转装置161、162和163具有例如两个接口的相应接口处的折射或偏转来实现相应的偏移281、282或283。
43.相应的偏移281、282和/或283也可以通过空间通信信道32的相应大的配置发生，这可以例如受到垂直于轴24的空间区域中偏转装置161、162和163一起或每个允许无线光信号或其剩余部分的偏转的事实的影响。
44.此外，实施例通过将诸如参与者装置102之类的后续参与者装置相对于参与者装置101围绕方向轴182旋转180
°
来提供偏移的补偿，使得偏移282具有对参与者装置102的影响可以对偏移281具有相反的影响，总而言之可以允许至少部分补偿。
45.参考无线光信号141，参与者装置101、102和103可以串联连接，其中参与者装置101、102和103中的每一个可以被称为属于多个或一组参与者装置，也可以表述为多个参与者装置包括相应的参与者装置。
46.如图2中所示，基站5可以发射无线光信号141作为发送信号，这意味着它可以作为发送装置。参与者装置101、102和103中的每一个可以被配置为接收由基站发射的发送信号141的至少一部分。这以光无源方式发生，这意味着通过光耦合输出，由一个或多个或所有参与者装置10再次发送信号，这意味着可以省去接收信号、放大该信号、可能评估该信号并且主动再次发送该信号。从而，可以实现具有低功耗的简单参与者装置。
47.换句话说，图2示出了线性通信场景中基于光束分离器的li-fi系统，诸如在单向通信场景中。这里，图2代表了基于li-fi和光束分离器的线性通信场景的简单实现。例如，紫外线、可见光或红外线范围的电磁辐射可以用作通信波长。在本文描述的实施例的上下文中，此辐射被描述为光并且至少包括所述波长范围或其部分。该系统可以允许单向和双向数据传输。在图示的单向数据传输中，一个或多个、基本上任意数量的参与者装置/吊运车可以沿着轴24移动。吊运车例如具有关于它们的运动的单一空间自由度：其可以在轴24上向前移动和向后移动，这意味着沿着方向182。因此，该场景可以被称为线性通信场景。在任何时间点，吊运车10沿轴24任意分布，即，它们彼此之间和到基站5的距离可以是任意的。吊运车10沿轴24的排列顺序也可以是任意的，但也可以是固定的。
48.通信信道32可以沿轴24形成。沿轴24的空间区域可以被认为是通信信道，其中发生或启用数据传送。在单向操作中，通信信道可以完全被光束充满，在双向操作中，通信信道可以由来自前向和后向路径的一束或几束相应的光束组合而成。光束可以以一定的发散度为特征，其中发散度也可以为零。可以在图1的无线光信号141和/或142的发送器侧建立光束直径，在至少1mm且最多250mm、至少5mm且最多100mm，或至少10mm且最多50mm的范围内，其中术语直径不限制圆形配置上的光束形状，还包括其他形状，诸如多边形、椭圆形或自由形式。光束发散可以被配置为使得运动容差或调整容差可能被补偿并且仍然有足够的光功率到达接收器。例如，发散度可以小于或等于3
°
、小于或等于1
°
或小于或等于0.1
°
，这描述了光路在光束长度上的扩展。
49.在图2中，光束示例性地由基站5发射。可以在没有固定空间限制的情况下配置通信信道32。可选地，它可以被不透明的结构限制，例如墙壁。参与者装置101至103中的每一个都可以经由此通信信道32与基站5通信。为此，每个吊运车具有例如到达通信信道32中的光束分离器161、162或163。光束分离器耦合光从通信信道出来以接收信号或可以耦合光以发送信号。例如，可以在垂直于轴24的平面中执行耦合输出，如图2所示。然而，同样可以在任
何其他平面上执行。由于光束分离器16经由一个或多个保持器22安装在吊运车10上，所以它们一起沿轴24移动。光束分离器16可以具有任何光束分离比，这意味着被耦合输出的任何功率比。对于更多数量的吊运车，例如，超过五个参与者装置的数量，传输的光明显多于耦合输出的光可能是有用的，优选地使得每个吊运车可以接收很大部分的光信号功率，以便能够无误地检测信号。
50.虽然图2被图示为使得参与者装置101、102和103可以沿着直线轴24线性移动，但是替代地或附加地，空间中参与者装置101、102和/或103也可以沿着一个或多个替代或附加的方向移动。为此，例如，基站5不仅可以沿着单个直线光束，而且可以例如作为连续或离散的光扇和/或以诸如圆段或圆的环绕方式发射信号141，使得在光扇内的任何例如一维或二维移动都是可能的，例如还可以通过偏转装置偏转扇形发射的离散光束中的至少一个以防止一段时间的通信中断或0容忍通信中断。
51.基于图3a、3b和3c，将示例性地描述偏转装置16的可能实现类型。图3a以示意性透视图示出参与者装置10a。这里，参与者装置10a示例性地对应于根据图2的参与者装置的配置。
52.偏转装置16a可以包括光束分离器，该光束分离器包括例如光束分离器板元件。两个相对布置的主侧341和342可以被配置为使得主侧中的一个或两个导致菲涅耳反射。除了可能发生的重要的菲涅耳反射之外，偏转装置例如可以以透明的方式形成。这意味着由于折射率差异，部分光在偏转装置16a的材料和周围介质之间被透射并且部分被反射。这里，反射部分是耦合输出到通信装置12的信号部分141a或反射到基站的信号部分141。反射率可以通过光的极化方向进行具体调整，因为菲涅耳反射对于垂直/平行极化光是不同的。除此之外，主侧341或342的一侧或两侧可以具有反射涂层或抗反射涂层。使用这样的涂层，可以在大面积上调整光束分离器比率以耦合输出，例如仅1％或不同量的光功率被调整，甚至超过20％。此外，反射部分取决于信号141或141a在偏转元件16a上的入射角。例如，如果光束分离器不是以相对于入射信号，例如141的45
°
角布置，而是以更高的角度，例如60
°
、70
°
、80
°
布置，则光的反射部分可以增加。该角度还影响垂直/平行极化光反射或透射的强度。这意味着反射光的部分也可以经由与定义的光极化相关的入射角进行调整。在后一种情况下，例如可以省略附加涂层。
53.实施例规定偏转装置的倾斜角在至少10
°
且最多80
°
、至少20
°
且最多70
°
、或至少40
°
且最多50
°
的范围内，例如，45
°
。
54.例如，对于普通玻璃，反射率约为4％(即96％的光被透射)。通过抗反射涂层，反射率可以降低到较低的值，诸如1.4％。这里，例如，使用氟化镁(mgf2)。
55.无论如何，仍然可以实现其他光影响特性，诸如用于过滤单个光谱范围的表面(例如，分色镜)、用于准直或散射的曲面。
56.偏转装置16a的光束分离器可以通过在彼此相对布置的主侧面或主表面341和342上进行折射来实现沿方向181的所述偏移28。偏移28的程度至少可以受光束分离器元件的尺寸或厚度影响。这可以具有如下效果：在通过偏转装置16a的每次耦合输出中，光束的中心光束的位置在通信信道32内改变。
57.图3b示出了根据实施例的参与者装置10b的示意性透视图，其中偏转装置16b被配置为两个棱镜361和362的组合。这允许无线光信号或其部分在垂直区域处进入和/或离开，
使得沿方向181的偏移28’与与图3a中的配置不同，因为范围仅受棱镜361和362的面对接口之间的距离影响。
58.参与者装置10a和参与者装置10b都配置有相应的偏转装置16a或16b，以耦合输出发射信号141的一部分或从其剩余的部分，并将其偏转到通信装置12的方向上。相应的剩余部分141’
通过偏转装置。
59.根据偏转装置16a和16b的耦合输出可以基于例如耦合输出部分的极化，例如，因为垂直极化或横向极化或平行极化部分被耦合输出而其他部分通过偏转装置。
60.偏转装置16b的反射率也可以受到例如棱镜361和362之间的间隙42的尺寸以及经由材料(空气、透明塑料、粘合剂等)的影响。
61.图3c示出了两个参与者装置101和102的示意性透视图，每个参与者装置包括反射光束偏转装置16c1或16c2，例如，作为偏转镜。其被形成使得偏转装置16c1和16c2每个仅沿垂直于通信信道32的路线的一个或多个方向，例如垂直于方向82，即，近似垂直于方向181或垂直于方向181，耦合输出发送信号141的分配的空间区域311或382，而其他空间部分382或383可以通过偏转装置16到达其后面的参与者装置。
62.因此，偏转装置16c可以被配置为基于在平行于第二方向的无线光信号141的路线内的偏转装置的空间位置耦合输出相应的部分，其中根据图3c的空间定位可以容易地与根据图3a和/或图3b的配置组合以向大量参与者装置提供光信号和/或将大量无线光数据信号从相应数目的参与者装置引导到基站。
63.所示出的空间多重使用，即仅部分地沿垂直于轴24的方向耦合输出光信号可以涉及一个或多个方向。如果轴24被认为例如平行于x方向，则部分耦合输出可沿y方向发生，在笛卡尔坐标系中沿垂直于其布置的y方向的大或完全耦合输出，反之亦然。可替代地，也可以配置空间部分耦合输出，使得仅部分光信号141沿y方向以及沿z方向耦合输出，使得不同参与者装置的几个偏转元件可以沿相应的两个方向布置。
64.换言之，耦合输出的物理原理取决于光束分离器/偏转装置的具体配置。以下可能的示例性实现结果也在图3a、3b和3c中示出：
65.1.光束分离器可能是简单的盘，例如相对于光轴旋转45
°
，如图2和图3所示。盘可以由相对于通信波长透明的材料组成，或者可以包括此材料。这里，耦合输出可以基于盘的前部和后部341、342处的菲涅耳反射。例如，这可能涉及：
66.·
光束中光的极化：例如，p极化光与s极化光的反射程度不同；
67.·
光束分离器和周围介质的折射率，诸如空气、真空、水等。
68.·
光照射到盘上的角度；与表面测量的》60
°
的角度通常会增加菲涅耳反射
69.·
光束分离器上的涂层，诸如前部341和/或后部342上特定波长范围的反射涂层和/或抗反射涂层。
70.2.示例性地，光束分离器可以具有长方体形状，如图3b所示，其中光束分离器例如由两个棱镜361和362组成，示例性地具有三角形底座，它们经由连接层42连接。连接层42可包括优选透明的粘合剂材料/粘合剂，但也可包括另一种固体或流体材料，诸如空气。在这里，有利的是，根据图3a在每次耦合输出期间可能导致的光束偏移28/28’可以相对于盘的形成减少。然而，这里光束分离器的配置在空间上更大。
71.·
光功率的耦合输出比率，即耦合输出部分141a与透射部分141’
之间的比率可以
由连接层42的厚度和材料或棱镜材料的折射率相对于连接材料的比率产生或至少可以基于此，这意味着棱镜36的材料和为连接棱镜361和362建立的连接层42的材料。
72.·
可替代地，在考虑极化时，光束分离器16b也可以配置为格兰-泰勒棱镜或格兰-傅科棱镜的形式。
73.3.光束分离器可以如第1点或第2点所述进行配置，并且可以附加配置为反射镜，例如分色镜，即，其选择性地耦合输出波长或波长范围。因此，可能不是所有吊运车/参与者装置接收所有数据，而是仅接收为空间吊运车/吊运车确定的数据。
74.4.光束分离器可以具有空间效应，即相同的仅对图3c中描述的光束横截面的情况有影响。例如，它可以被配置成如此之小，以至于它只对光束横截面的一小部分产生影响，并耦合输出相同或部分相同的横截面。每个参与者装置/吊运车的此光束分离器16c耦合输出光束的另一部分并且让剩余部分完全通过。因此可以防止耦合输出期间的光束偏移。在这样的实施例中，当光束分离器具有高反射率时可能是有利的，但这是可选的。
75.光束分离器概念可以在本文描述的所有实施例中组合和/或使用。
76.换言之，图3a至3c示出了光束分离器的实施变化。
77.根据图2、3a、3b和3c的实施例描述了一种无线光通信系统的配置，使得基站被建立以传输无线光信号，该无线光信号被传送到一个或多个参与者装置。替代地或附加地，可以建立无线光通信网络的一个或多个参与者装置以将无线光信号传送到基站。这里，通信网络的参与者装置可以以相同或不同的方式形成，这意味着可以选择建立一些参与者装置进行单向通信操作，其在参与者装置之间可以不同，建立另一些参与者装置则用于双向通信操作。
78.图4示出了根据实施例的无线光通信网络的示意性框图，其中布置了多个参与者装置101和102，其中，其数量如上所述可以是任意的。参与者装置101和102各自被建立用于双向通信，这意味着通信装置121和122可以各自包括用于发射无线光信号142a或142b的发送接口441或442。附加地，通信装置121和122可以包括用于接收耦合输出部分141a或141b的接收装置461或462。
79.可以为全双工操作或半双工操作建立通信装置12。虽然半双工操作可以意味着交替发送和接收，但全双工操作可以意味着从通信装置12到基站5或从所有通信装置12同时向基站同时发送和接收无线光信号。
80.对应于参与者装置121和122，基站5可以包括发送接口443和接收接口463，以在光束261中发送无线光信号141或在光束262中接收无线光信号142，其中光束261和262可以在空间上分开或重叠。
81.这里，无线光信号142可以是由参与者装置101和102发射的无线光信号142a和142b的光组合或重叠。因此，无线光通信网络14可以被配置为使得组合重叠无线光信号142不是参加者装置101和102的信号的数字或电子组合，而是光学组合或重叠。因此，信号142a和142b中的每一个可以是由基站5接收的组合或重叠接收信号142的一部分。这样，组合可以发生在光域而不是电域中。在接收器侧将信号转换到电域之后，信号也可以首先以组合方式存在。单个信号可以通过在基站进行多路分解彼此分开。
82.为此，可以使用相同的偏转装置161和162，它们也用于耦合输出部分141a和141b，这意味着偏转装置161和162可以双向使用。
83.信号141和142的光路可在通信信道32中空间分离或空间完全或部分重叠地形成。
84.因此，参与者装置旨在通过从基站耦合输出部分来接收无线光信号，其中部分无线光信号通过偏转装置161或162耦合输出并且剩余部分141’
或14
1”分别通过偏转装置161或162。在参与者装置的传输情况下，参与者装置102可以发射无线光部分信号142b并通过偏转装置162将其导向基站5的方向中，使得无线光部分信号142b撞击参与者装置161的偏转装置并且在基站的方向上穿过该偏转装置。取决于参与者装置101和102之间的同步，部分142a可以与部分142b光学组合或者可以在不同时间传输。
85.因此，实施例涉及这样一个事实，即每个参与者装置发射部分信号142a和142b，这些部分信号142a和142b被偏转装置161或162在基站的方向上偏转，使得光部分信号142a和142b每个形成组合无线光信号142的部分。
86.无线光通信网络400或本文描述的不同无线光通信网络的不同参与者装置101和102每个可以接收相同的无线光信号141或发送相同的无线光信号142，至少关于无线光信号142的特性，单独地、成组地或全局地，即，用于每个参与者装置。可以通过分配无线光信号的波长、基带中的频率、无线光信号的极化或者它们的组合来区分单个参与者装置或其组，这些明确分配给参与者装置或其组。
87.换言之，当使用无线光信号141以及使用无线光信号142时，多个参与者可以共享相应的光束，即光功率和/或至少在空间区域或空间路线的区域中。
88.换言之，图4示出了线性通信场景(双向)中基于光束分离器的li-fi系统并且示例性地表示了从基站经由耦合输出部分141a到吊运车之一的光束。连续光束，部分141’
表示光束可以沿着通信信道32进一步传播。附加地，光束142a/142被示出为用于相反的方向，即吊运车到基站。因此，描述的系统也可以将描述的光信道用于反向信道以允许双向数据传输。
89.基站和吊运车都可以通过以下方式进行配置：
90.1.基站由发送器和接收器吊运车组成；
91.2.基站由接收器和一个发送器的吊运车组成；
92.3.基站和每个吊运车都由发送器和接收器组成。
93.4.其组合。
94.变体1和2可用于如图2中描述的单向通信。然而，变型3执行如图4中描述的双向通信。发送器44可包括至少一个发射器，该发射器被配置为发射无线光信号和可选地包括用于光束形成的光学器件，例如用于准直的透镜、积分器等。接收器46包括用于接收光信号的至少一个检测器和可选的至少一个光学器件，例如用于将光束聚焦在检测器上的透镜。在双向操作中，通信信道32由两个通信方向组成。两个光束可以在空间上重叠。双向通信可以采用半双工或全双工操作方法进行。为了允许全双工操作，可以实现多路访问机制。无线光通信可以通过使用基带和/或载波频谱中的频分多址(fdma)、时分多址(tdma)、载波侦听多址(csma)、码分多址(cdma)、空分多址(sdma)等中的至少一种来实现。即使在半双工操作中，也可以实现这种多路访问机制，例如以提高数据安全性。例如，吊运车的光束分离器16可以被配置为分色镜，其仅耦合输出或耦合入特定波长的光。
95.图5示出了根据实施例的无线光通信网络的示意框图，其中光束引导或光束偏转元件48被布置为在空间上引导或偏转通信信道32。这允许方向181在空间中的任何取向，例如平行于方向182。无线光通信网络可以包括一个或多个可选的光束引导元件48，使得可以
建立通信信道32的任何非直线路线。光束引导元件48可以包括反射器或镜子或者可以由它们组成。替代地或附加地，可以布置其他光束引导元件，诸如光纤或光波导，它们被布置为在第一侧耦合光信号，以相对于其方向偏转穿过光纤的路线的光信号并沿所需方向在第二侧输出相同的内容。通过布置一个或多个光束引导元件，可以改变通信信道32的路线，这意味着参考图1，方向181在其路线上是可变的。
96.光束引导元件可以通过致动器在空间上移动和/或可以相对于光束引导特性是可变的，诸如通过平移和/或旋转运动来改变光束引导的方向和/或随时间改变透射或滤除的波长范围或极化等。
97.换句话说，一些实施例提供沿着与空间中的直线同时对应的轴延伸的通信信道，诸如在图2的上下文中描述的。根据进一步的实施例，通信信道还可能包括曲线或弯曲，如图5所示。因此，无线光通信系统仍然可以以线性方式配置，因为参与者装置/吊运车仅使用空间自由度，例如在运动轴上向前和向后.可以通过布置一个或多个反射器或光纤48来获得通信信道32的曲率/曲线/弯曲。例如，可以将无线光信号引入光缆中，被偏转并再次传送到自由介质中。参与者装置/吊运车的通信能力可以在曲线/曲率/弯曲内给定，但例如在光纤的情况下就不需要给定了。然而，根据布置，其可以实现。图5以90
°
曲线为例，示出了通过反射镜的曲线的实现。
98.上述实施例涉及沿一个方向发射无线光信号141和/或从一个方向接收无线光信号142的基站。
99.其他实施例提供了在几个方向上操作的基站，其中这可以针对发送情况和/或接收情况单独调整。
100.图6a示出了根据实施例的无线光通信网络600的示意性透视图，其中基站5被配置为发射无线光信号141，其中此解释也适用于接收情况而没有任何限制。参与者装置101和102示例性地布置在基站5的不同侧并且布置成使得通信装置121或122相对于基站5是可移动的。对于无线光信号141，偏转元件52例如，被布置为偏转镜或棱镜结构，使得无线光信号141的第一部分14
1-1在第一方向偏转并且无线光信号141的第二部分14
1-2在另一不同方向偏转。偏转元件或光束引导元件52因此也可以用于光束分离。示例性地，由此获得的方向182a和182b彼此平行，使得通信信道32a和32b也可以彼此平行但从基站5开始以不同方向传播，例如在空间上彼此相反。基本上，偏转元件52的任何方向组合都是可能的。
101.虽然示出了在两个方向182a和182b上划分无线光信号141，但是可以获得不同数量的方向，例如如图5所示的单个方向或例如通过在光束引导元件或偏转元件或用于光束分离的装置52中布置附加区域得到的多于两个方向。用于光束分离的装置52可以被配置为通过从由基站发射的公共源信号光束分离获得无线光信号14
1-1和无线光信号14
1-2，并将获得的部分偏转为不同的部分，例如相反的平行方向。替代地或附加地，基站5可以包括多个无线发射器，这些无线发射器被配置为提供不同的信号，使得无线光信号14
1-1由第一发射器生成并且无线光信号14
1-2由不同的发射器生成。
102.如果无线光信号141例如由单个发射器提供，则部分14
1-1和14
1-2可以具有相同的信息内容，因此可以被认为是信号的相同或相同部分，其被划分为例如，方向182a和182b，使得无线光信号(14
1-1)和无线光信号(14
1-2)相同。
103.然而，也可以提供两个或多个发射器，使得部分14
1-1和14
1-2具有不同的信息、光
功率、波长或其他信号特性，使得在通信信道32a和32b中传播的无线光信号在至少一种信号特性方面彼此不同。
104.所示的配置，相对于基站的双向通信，允许在向参与者装置提供无线光信号方面的进一步自由度。替代地或附加地，与其中基站被布置在通信信道的一端并且参与者装置沿一侧或从其开始的方向被布置的单侧布置相比，可以获得无线光通信网络的简单或容错配置。整个通信信道的相同长度，例如100m，其中可以实现任何其他值，对关于调整精度和/或使用无线光信号的光学器件的单侧布置提出了某些要求。通过将通信信道划分为两个子部分可以放松这些要求，例如50％/50％的对称分隔，即对半，大约2x 50m，但也可以采用不对称的划分，例如90％/10％、70％/30％、60％/40％或两者之间。相应的子信道分别较短，使得发散等效应可能具有较小的影响。
105.图6b示出了根据进一步实施例的无线光通信网络600’的示意性透视图，其中与图6a相比，通信信道32a和32b通过任意可调节和可选的光束偏转元件481和482被附加偏转。基本上，可以调整通信信道的任何空间方向。在进一步的过程中，通信信道32a和/或32b也可以再次偏转。
106.偏转元件52和/或光束偏转元件481和/或482也可以是基站5的一部分。
107.图6c示出了无线光通信系统600”的示意性透视图，其中基站5被配置为沿着不同的方向182a和182b发射部分14
1-1和14
1-2。这可以例如通过将图6a的偏转元件52集成在基站5的外壳中和/或通过使用两个单独的光发射器或信号源来获得。这里，还可以提供不同的、特别是更多数量的发射器以获得更多数量的方向。
108.换言之，实施例涉及多种配置。通过可能的固定光束分离器48和/或52，可以形成多个通信信道或具有多个发送器和/或接收器的基站，如图6a、6b和6c所示。光束分离器的反射区域可以是平面的，但也可以具有曲率，例如用作积分器。以这种方式，可以补偿放置容差或者可以形成或偏转光束。如果基站具有如图6a、6b和6c示例性示出的多个发送器和/或接收器，则它们可以在任何空间方向上形成多个通信信道。参与者装置/吊运车可以同时移动，同时保持无线光通信。图6b的固定光束分离器可用于允许从带有吊运车的基站到不同线性通信信道的通信。根据图6c，具有多个发送器和/或接收器的基站允许形成不同吊运车在其上移动的多个线性通信信道。
109.本文描述的无线光通信网络的信号源可以被配置为发射任何所需的光功率。例如，参与者装置和/或基站中的信号源被配置为使得在至少1mw且最多100w、至少50mw且最多1w、或者至少90mw且最多400w、近似100mw的光信号功率，被提供给无线光信号的接收器。这意味着，优选地，跨通信信道考虑光功率损失以向接收器提供所述光功率以提供高接收质量。
110.本文描述的无线光通信网络可以映射任何场景。特别适用于可能存在原始环境条件的工业场景。在建立为吊运车的参与者装置的上下文中描述了本文描述的一些无线光通信网络。这样的无线光通信网络可以包括例如轨道区域，例如在横梁、起重机或其中一个或多个元件来回移动的其他系统中。
111.进一步地，实施例涉及参与者装置，诸如参与者装置10。参与者装置包括用于在参与者装置和通信伙伴之间传送无线光信号的通信装置。这里，传送涉及发送和/或接收无线光信号或不同的无线光信号。进一步，该装置包括偏转装置，该偏转装置被配置为相对于偏
转装置和通信装置之间的方向偏转无线光信号的至少一部分。虽然在接收情况下可以仅提供一部分的耦合输出，但在发送情况下，将由通信装置提供的整个无线光信号偏转在通信伙伴的方向上是可能的或甚至有利的。这里，偏转装置可以相对于通信装置静止。
112.在考虑可能的其他光束偏转或反射元件时，可以发生朝向方向或通信伙伴的偏转。因此，例如，图6b也可以理解为，只要参与者装置101和/或102被建立用于传输无线光信号，使得光路从参与者装置指向基站的方向。
113.本文描述的实施例涉及用于使用光无线通信(owc或光保真度，li-fi)的可能的线性通信场景的通信解决方案。与光纤通信相对，不使用光纤，即使实施例可以使用光纤来偏转通信信道。空间定义明确的通信信道是由诸如空气、水等介质形成的，使得同一位置的不同系统不会相互干扰，因为它们的信道不重叠，即其可以空间上和/或频率上和/或代码上等分离。可获得的数据速率范围可以从几位/秒到几位10gbit/s或更高。此概念的一个优点是，多路传播基本上可以通过定义明确的光束引导来预防，该光束引导可以通过发送器的相应配置获得。例如，如果基站具有沿线性轴分布的多个发送器，则可以同步这些发送器，但是这将导致最大数据速率的降低。通过防止多路传播，可以利用本文描述的实施例来防止这个问题。与数据光栅相比，实施例不仅允许两个参与者之间的通信，而且允许基站与基本上任意数量的移动参与者之间的通信，移动参与者在此也称为吊运车。
114.这里，除了在ep 2 903 407 a1或us 2013/094927 a中描述的之外，实施例可以被配置为没有所谓的基于接收信号的菊花链配置，可选地评估该信号并再次为进一步参与者生成该信号。实施例允许通过使用光束分离器或偏转元件来接收相同的无线光信号。除了在例如de 10 2007 041 927 a1或de 28 46 526 a1中描述的装置中，无线光信号在此经由自由介质诸如空气、水或真空传输。
115.尽管已经在装置的上下文中描述了一些方面，但显然这些方面也代表了对相应方法的描述，使得装置的块或设备也对应于相应的方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面也表示相应装置的相应块或细节或特征的描述。
116.上述实施例仅用于说明本发明的原理。应当理解，对本领域技术人员而言，本文描述的布置和细节的修正和变化将是显而易见的。因此，本发明的意图是仅由所附权利要求的范围而不是由说明书来限制通过描述和解释本文的实施例的方式呈现的具体细节。