一种可见光跳频通信编解码方法技术

本发明专利技术公开了一种可见光跳频通信编解码方法。建立一种可见光跳频通信收发装置，该装置有发射端和接收端。发射端有发射控制器、编码器、驱动器、n个光发射天线。每个光发射天线都有发射滤镜、LED；接收端有接收控制器、解码器、判决器、n个光接收天线；每个光接收天线都有接收滤镜、光电接收器。n为大于或等于3的自然数。发射滤镜和接收滤镜采用带通滤镜。n个光发射天线与n个光接收天线对应构成n个通信线路。方法将每个通信线路扩展成一个2bit数，得到2­2n条编解码规则，并筛选出有效编解码规则，构建有效编解码表，建立通信线路与编解码规则对应关系，实现有效的信号在不同的编码和通信线路中频繁跳变，以达到较高的安全级别。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光通信
，特别涉及一种可见光跳频通信编解码方法。
技术介绍
可见光通信技术(VisibleLightCommuication，VLC)是利用可见光作为信息载体，在空气中直接传输光信号的通信方式。VLC是将信息调制在荧光灯、发光二极管(LightEmittingDiode，LED)等照明设备上，使其用发出的高速调制光波信号来进行信息调制和传输，然后利用光电二极管等器件接收光载波信号以获得信息。跳频技术(Frequency-HoppingSpreadSpectrum；FHSS)是目前国内国际上比较成熟的一种技术。主要用于军用通信中，它可以有效的避开干扰，发挥通信效能。跳频技术在同步、且同时的情况下，接收两端以特定型式的窄频载波来传送讯号，对于一个非特定的接受器，FHSS所产生的跳动讯号对它而言，只算是脉冲噪声。与定频通信相比，跳频通信更隐蔽也难以被截获。只要对方不清楚载频跳变的规律，就很难截获通信内容。同时，跳频通信也具有良好的抗干扰能力，即使有部分频点被干扰，仍能在其他未被干扰的频点上进行正常的通信。由于跳频通信系统是瞬时窄带系统，它易于与其他的窄带通信系统兼容，也就是说，跳频电台可以与常规的窄带电台互通，有利于设备的更新。跳频技术原用于射频通信中，本专利技术将其思想用于可见光通信技术中，提出了一种可见光跳频通信编解码方法。在VLC技术中，引入一种安全而隐蔽的通信方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可见光跳频通信编解码方法。具体步骤为：(1)建立一种可见光跳频通信收发装置，该装置包括发射端和接收端；发射端包括发射控制器、编码器、驱动器和光发射天线组；光发射天线组有n个光发射天线，每一个光发射天线都含有发射滤镜和LED；接收端包括接收控制器、解码器、判决器、光接收天线组；光接收天线组有n个光接收天线，每一个光接收天线都含有接收滤镜和光电接收器，其中，n为大于或者等于3的自然数。发射控制器与编码器电连接；驱动器分别与光发射天线组、编码器电连接。接收控制器与解码器电连接；判决器分别与光接收天线组、解码器电连接。发射滤镜和接收滤镜都采用带通滤镜。带通滤镜只能通过某个波长范围内的光，用于滤除掉这个波长范围以外的光。光发射天线和光接收天线的光信号通带，取决于所使用的带通滤镜的通带范围，即取决于带通滤镜可通过的光波长范围。光发射天线组满足条件：第1个光发射天线的光信号通带包括可见光范围，第n-j个、第n个光发射天线的光信号通带都是第1个的子集，且第n-j个、第n个的各光发射天线的光信号通带没有交集。j为小于n且大于0的自然数，且n-j不等于1。发射控制器,用于从外部设备获取数据，并将获取的数据按照4位二进制一组的半个字节为单位划分，并每次向编码器输出半个字节的数据。编码器，将一个由发射控制器输入的4位二进制数，并编码成一组n个的4位二进制数，再输出这n个4位二进制数到驱动器。驱动器，用于根据编码器输出的n个4位二进制数的“1”和“0”信号，驱动n路通信线路上的光发射天线，以LED亮度不同的两种状态分别表示“1”和“0”。驱动器，将编码器输出的一组n个4位二进制数，分别用于n个光发射天线；在用每个由编码器输入的4位二进制数驱动光发射天线时，将这个4位二进制数按照自左到右的顺序，每一个时钟周期输出一位，依次用于驱动LED。光发射天线，用于在驱动器控制下，用LED亮度不同的两种状态变化，产生光信号，并经过发射滤镜过滤后，以某一个波长范围的光信号发送出去。光接收天线，用于接收来自发射端发出的光信号。光接收天线组满足条件：每个光接收天线的光信号通带都不同。第1个光接收天线的光信号通带包括可见光范围，第n-j个、第n个光接收天线的光信号通带都是第1个的子集，且第n-j个、第n个的各光接收天线的光信号通带没有交集。同时，第1个光接收天线的光信号通带，又是第1个发射滤镜光信号通带的子集，第n-j个光接收天线的光信号通带，又是第n-j个发射滤镜信号通带的子集，第n个光接收天线的光信号通带，又是第n个发射滤镜光信号通带的子集。光电接收器，用于接收经接收滤镜过滤后的光信号，并转换成模拟电信号输出。判决器，用于接收光电接收器输出的模拟电信号，并转换为数字信号输出，对于每个光电接收器，都可以在每一个时钟周期，输出一个判决的数字信号。解码器，用于将判决器输出的数字信号还原成一组n个的4位数，并将该n个的4位数解码成一个4位二进制数，并输出。接收控制器，用于将解码器的输出还原成原数据，并将接收并还原出的原数据输出到外部设备。(2)将步骤(1)中的光发射天线组的n个光发射天线，与光接收天线组的n个光接收天线，按照光信号的通带一一对应，构成n个通信线路。编码器和解码器的编解码方法为：将每个通信线路用一个2位二进制表示，n个线路就得到n个2位二进制数：a2ma2m-1，am为1位二进制数1或者0，即：am＝{0,1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可见光跳频通信编解码方法，其特征在于具体步骤为：(1)建立一种可见光跳频通信收发装置，该装置包括发射端和接收端；发射端包括发射控制器、编码器、驱动器和光发射天线组；光发射天线组有n个光发射天线，每一个光发射天线都含有发射滤镜和LED；接收端包括接收控制器、解码器、判决器、光接收天线组；光接收天线组有n个光接收天线，每一个光接收天线都含有接收滤镜和光电接收器，其中，n为大于或者等于3的自然数；发射控制器与编码器电连接；驱动器分别与光发射天线组、编码器电连接；接收控制器与解码器电连接；判决器分别与光接收天线组、解码器电连接；发射滤镜和接收滤镜都采用带通滤镜；带通滤镜只能通过某个波长范围内的光，用于滤除掉这个波长范围以外的光；光发射天线和光接收天线的光信号通带，取决于所使用的带通滤镜的通带范围，即取决于带通滤镜可通过的光波长范围；光发射天线组满足条件：第1个光发射天线的光信号通带包括可见光范围，第n‑j个、第n个光发射天线的光信号通带都是第1个的子集，且第n‑j个、第n个的各光发射天线的光信号通带没有交集；j为小于n且大于0的自然数，且n‑j不等于1；发射控制器,用于从外部设备获取数据，并将获取的数据按照4位二进制一组的半个字节为单位划分，并每次向编码器输出半个字节的数据；编码器，将一个由发射控制器输入的4位二进制数，并编码成一组n个的4位二进制数，再输出这n个4位二进制数到驱动器；驱动器，用于根据编码器输出的n个4位二进制数的“1”和“0”信号，驱动n路通信线路上的光发射天线，以LED亮度不同的两种状态分别表示“1”和“0”；驱动器，将编码器输出的一组n个4位二进制数，分别用于n个光发射天线；在用每个由编码器输入的4位二进制数驱动光发射天线时，将这个4位二进制数按照自左到右的顺序，每一个时钟周期输出一位，依次用于驱动LED；光发射天线，用于在驱动器控制下，用LED亮度不同的两种状态变化，产生光信号，并经过发射滤镜过滤后，以某一个波长范围的光信号发送出去；光接收天线，用于接收来自发射端发出的光信号；光接收天线组满足条件：每个光接收天线的光信号通带都不同；第1个光接收天线的光信号通带包括可见光范围，第n‑j个、第n个光接收天线的光信号通带都是第1个的子集，且第n‑j个、第n个的各光接收天线的光信号通带没有交集；同时，第1个光接收天线的光信号通带，又是第1个发射滤镜光信号通带的子集，第n‑j个光接收天线的光信号通带，又是第n‑j个发射滤镜信号通带的子集，第n个光接收天线的光信号通带，又是第n个发射滤镜光信号通带的子集；光电接收器，用于接收经接收滤镜过滤后的光信号，并转换成模拟电信号输出；判决器，用于接收光电接收器输出的模拟电信号，并转换为数字信号输出，对于每个光电接收器，都可以在每一个时钟周期，输出一个判决的数字信号；解码器，用于将判决器输出的数字信号还原成一组n个的4位数，并将该n个的4位数解码成一个4位二进制数，并输出；接收控制器，用于将解码器的输出还原成原数据，并将接收并还原出的原数据输出到外部设备；(2)将步骤(1)中的光发射天线组的n个光发射天线，与光接收天线组的n个光接收天线，按照光信号的通带一一对应，构成n个通信线路；编码器和解码器的编解码方法为：将每个通信线路用一个2位二进制表示，n个线路就得到n个2位二进制数：a2m a2m‑1，am为1位二进制数1或者0，即：am={0,1}，m为大于等于1且小于等于n；因此，第1个天线对应a2 a1，第2个天线对应a4 a3，第m个天线对应a2m a2m‑1；对于2位二进制数：a2m a2m‑1，就有00、01、10、11四种情况，然后对am进行编码，当am=0时，编码成二进制数01；当am= 1时，编码成二进制数10；即，a2m a2m‑1的四种情况就对应得到4个4位二进制0101、0110、1001、1010；n个通信线路对应的n个a2m a2m‑1，可以得到一组2n位的二进制组合A=a2n a2n‑1…am…a2 a1，由于每个a2m a2m‑1有00、01、10、11四种组合，因此就有2­2n条编解码规则；每一条编解码规则有一组S1、S2、Sm、Sn‑1、Sn，以及R1、R2、Rm、Rn‑1、Rn；其中，S1为第1个线路的发送码，S2为第2个线路的发送码，Sm为第m个线路的接收码，Sn‑1为第n‑1个线路的发送码，Sn为第n个线路的发送码；R1为第1个线路的接收码，R2为第2个线路的接收码，Rm为第m个线路的接收码，…，Rn‑1为第n‑1个线路的接收码，Rn为第n个线路的接收码； 每一个Sm为a2m a2m‑1得到的4个4位二进制0101、0110、1001、1010的四种组合之一；R1为同一条编解码规则中的S1、S2、Sm、Sn‑1、Sn的每一位的n进制加和；对于剩余...

【技术特征摘要】
1.一种可见光跳频通信编解码方法，其特征在于具体步骤为：
(1)建立一种可见光跳频通信收发装置，该装置包括发射端和接收端；发射端包括发射控制器、编码器、驱动器和光发射天线组；光发射天线组有n个光发射天线，每一个光发射天线都含有发射滤镜和LED；接收端包括接收控制器、解码器、判决器、光接收天线组；光接收天线组有n个光接收天线，每一个光接收天线都含有接收滤镜和光电接收器，其中，n为大于或者等于3的自然数；
发射控制器与编码器电连接；驱动器分别与光发射天线组、编码器电连接；
接收控制器与解码器电连接；判决器分别与光接收天线组、解码器电连接；
发射滤镜和接收滤镜都采用带通滤镜；带通滤镜只能通过某个波长范围内的光，用于滤除掉这个波长范围以外的光；光发射天线和光接收天线的光信号通带，取决于所使用的带通滤镜的通带范围，即取决于带通滤镜可通过的光波长范围；
光发射天线组满足条件：第1个光发射天线的光信号通带包括可见光范围，第n-j个、第n个光发射天线的光信号通带都是第1个的子集，且第n-j个、第n个的各光发射天线的光信号通带没有交集；j为小于n且大于0的自然数，且n-j不等于1；
发射控制器,用于从外部设备获取数据，并将获取的数据按照4位二进制一组的半个字节为单位划分，并每次向编码器输出半个字节的数据；
编码器，将一个由发射控制器输入的4位二进制数，并编码成一组n个的4位二进制数，再输出这n个4位二进制数到驱动器；
驱动器，用于根据编码器输出的n个4位二进制数的“1”和“0”信号，驱动n路通信线路上的光发射天线，以LED亮度不同的两种状态分别表示“1”和“0”；
驱动器，将编码器输出的一组n个4位二进制数，分别用于n个光发射天线；...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓健志，邓卓洪，程小辉，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西;45