一种可见光跳频通信收发装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于光通信技术领域，特别涉及一种可见光跳频通信收发装置。
【背景技术】
[0002] 可见光通信技术(Visible Light Commuication，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(Light Emitting Diode，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。
[0003]跳频技术（Frequency-Hopping Spread Spectrum;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。
[0004] 跳频技术原用于射频通信中，本发明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。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种可见光跳频通信收发装置。
[0006] 本发明是这样实现的：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，光发射天线组含有η个光发射 天线，每一个光发射天线都包含发射滤镜和LED;接收端包括接收控制器、解码器、判决器和 光接收天线组，光接收天线组有η个光接收天线，每一个光接收天线都包含接收滤镜和光电 接收器;其中，η为大于或者等于3的自然数。
[0007] 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。
[0008] 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。
[0009] 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。
[0010]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η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η个的各光发射天线的 光信号通带没有交集。j为小于η且大于0的自然数，且n-j不等于1。
[0011]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。
[0012] 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η个的4位二进制 数，再输出这η个4位二进制数到驱动器。
[0013] 驱动器，用于根据编码器输出的η个4位二进制数的"Γ和"0"信号，驱动η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"Γ和"0"。
[0014]驱动器，将编码器输出的一组η个4位二进制数，分别用于η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。
[0015] 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。
[0016] 光接收天线，用于接收来自发射端发出的光信号。
[0017]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η-j个、第η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η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η个光接收天线的光信号通带，又是第η个发射滤镜光 信号通带的子集。
[0018] 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。
[0019] 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。
[0020] 解码器，用于将判决器输出的数字信号还原成一组η个的4位数，并将该η个的4位 数解码成一个4位二进制数，并输出。
[0021] 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。
[0022] 光发射天线组的η个光发射天线，与光接收天线组的η个光接收天线，按照光信号 的通带--对应，构成η个通信线路。
[0023] 编码器和解码器的编解码方法为：
[0024] 将每个通信线路用一个2位二进制表示，η个线路就得到η个2位二进制数：a2m &2?-1^为1位二进制数1或者0，即^={0，1}，111为大于等于1且小于等于11。因此，第1个天线 对应a2ai，第2个天线对应a4a3，第m个天线对应a2m a2m-i。对于2位二进制数:a2m a2m-i，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a m= 1时，编码 成二进制数10。即，a2m 的四种情况就对应得到4个4位二进制0101、0110、1001、1010。
[0025] η个通信线路对应的η个a2m a2m-1，可以得到一组2n位的二进制组合A = a2n a2n-r·· am-"a2ai，由于每个a2m a2m-!有00、01、10、11四种组合，因此就有22"条编解码规则。
[0026]每一条编解码规则有一组 31、32、3111、311-1、311，以及1?1、1?2、伽、1?11-1、1?11。其中，31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-Ι为第n-1个线 路的发送码，Sn为第η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-Ι为第n-1个线路的接收码，Rn为第η个线路的接收码。 [0027] 每一个Sm为a2m a2m-!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31、32、3111、311-1、311的每一位的11进制加和。对于剩余的1?2、1?111、 Rn_l、Rn，有 Rm = Sl+Sm。
[0028]在22"条编解码规则中，找出有效编解码规则，构建有效编解码表，方法为：
[0029]第1步:在22"条编解码规则中，首先筛选出AAAA型的RUAAAA型表示R1的4位数都相 等，如果没有AAAA型的R1，则进入第2步，否则进入第3步。
[0030] 第2步:在22"条编解码规则中，筛选出ABAB型的RUABAB型表示R1的4位数中，第1、3 位一样，第2、4位一样，同时，第1位和第2位数值相差1，即|A-B|的绝对值为1，并进入第3步。
[0031] 第3步：在经过第一步或第二步筛选出的各条编解码规则中，筛选R2、Rm、Rn-l、Rn 中AAAA型最多的那些编解码规贝丨彳，由于Rm = Sl+Sm，即筛选出1?2、伽、1?11-1、1?11中各4位二进制 数，1111最多的k个条目，k为大于或等于16的自然数。
[0032] 第4步:将经过第3步筛选出来的各条编解码规则，汇总并列成有效编解码表。表格 至少包括的列有：Sl、S2、Sm、Sn-l、Sn，W&Rl、R2、Rm、Rn-l、Rn。
[0033] 在发射端，编码器的编码使用有效编解码表的S1列、S2列、Sm列、Sn-1列、Sn列；在 接收端，解码器的解码使用有效编解码表的R1列、R2列、Rm列、Rn-Ι列、Rn列。
[0034] 对于发射控制器的输出数据，需要与有效编解码表建立对应关系。通过对η为3、4、 5、6的推导可知，经过构建有效编码表，可供使用的编解码条目数，一定大于或等于16。因 此，可以结合条目数，在输入数据与有效编解码表各条目之间建立对应关系。对应关系可以 是静态和动态两种。静态对应:在有效编码表的k个条目中，固定的选择其中的16个条目与 数据的16个4位二进制输入相应。动态对应:在有效编解码表的k个条目中，变化的选择其中 的16个条目与数据的16个4位二进制输入相应。编解码条目与数据的对应关系在通信过程 中不固定，会根据设定的规则变化。
[0035] 装置的编码过程如下：
[0036]在发送端，编码器对于发射控制器的输出数据4位二进制，在有效编解码表中找到 相对应的编解码条目，将该输入的4位二