在于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、发射时钟、选频器、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、接收时钟、分频器、判决器和光接收天线组;光接收天线组含有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5的自然 数； 发射控制器分别与编码器、选频器和发射时钟电连接;光发射天线组分别与选频器和 驱动器电连接;驱动器与发射时钟电连接； 接收控制器分别与解码器、分频器和接收时钟电连接;光接收天线组分别与分频器、判 决器电连接;判决器与接收时钟电连接； 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，带通 滤镜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-m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-m个、第η个的各光发射天线的光信 号通带没有交集;m为小于η且大于0的自然数，且n-m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位二进制一组进行分 组，再将分组的数据输出到编码器；向选频器发出选频指令，选择当前数据发送所采用的光 发射天线;给发射时钟发送驱动时钟指令，确定发射端发送光信号的速度； 选频指令，用于指示选频器，选择当前数据发送应采用的光发射天线； 驱动时钟指令，用于指示发射时钟，驱动光发射天线发射光信号应采用的驱动时钟周 期； 发射时钟，用于根据驱动时钟指令，确定发射端发送光信号的速度;接收发射控制器的 驱动时钟指令，并给驱动器提供驱动光发射天线发射光信号的时钟信号；时钟信号为一段 占空比为50%的方波信号，方波的频率根据发射控制器的驱动时钟指令决定； 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5个的4位二进制数， 再输出这5个4位二进制数； 选频器，用于根据选频指令，提供选频序列，并根据选频序列，在η个光发射天线中选择 第1个光发射天线为第1路通信线路和剩余η-1个光发射天线中的任意4个光发射天线作为 通?目的第2路、第3路、第4路、第5路通彳目线路； 驱动器，用于根据编码器输出的5个4位二进制数的' Γ和'0 '信号，以及选频器选择的5 路通信线路，用这5个4位二进制数分别驱动选频器选择的5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" ； 驱动器，将编码器输出的一组5个4位二进制数，分别用于驱动由选频器选择的5路光发 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，根据发射时钟提供的时 钟信号，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; 驱动器，驱动LED用亮度不同的两种状态分别表示"Γ和"0"，同时还要保证驱动LED发 出的光信号的光强度还满足:对于5路通信线路在发射端的5个发射天线发出的光信号"Γ 在到达接收端时的光强度保持一致，发出的光信号"〇"在到达接收端时的光强度也保持一 致； 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-m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-m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-m个光接收天线的光信号通带，又是第η-m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； 分频器，用于根据分频指令提供选频序列，并根据选频序列，在η个光接收天线中选择 第1个光接收天线为第1路通信线路和剩余η-1个光接收天线中的任意4个光接收天线作为 通信的第2路、第3路、第4路、第5路通信线路;使得接收端选用的5个光接收天线所覆盖的光 信号通带能分别与5个光发射天线的光信号通带对应;接收端的第1路通信线路的光接收天 线能接收到发射端的第1路、第2路、第3路、第4路、第5路通信线路的5个光发射天线发送的 光信号;接收端的第2路通信线路的光接收天线的能接收到发射端的第1路、第2路通信线路 的2个光发射天线发送的光信号;接收端的第3路通信线路的光接收天线的能接收到发射端 的第1路、第3路通信线路的2个光发射天线发送的光信号;接收端的第4路通信线路的光接 收天线的能接收到发射端的第1路、第4路通信线路的2个光发射天线发送的光信号;接收端 的第5路通信线路的光接收天线的能接收到发射端的第1路、第5路通信线路的2个光发射天 线发送的光信号； 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； 接收时钟，用于根据判决时钟指令，给判决器提供对光电接收器输出的电信号进行采 样判决的判决时钟信号；在发射端和接收端同步前，为判决器提供接收时钟可以达到的最 快的时钟；当同步完成之后，根据接收控制器的时钟指令，为判决器提供判决时钟； 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，都可以在每一个接收时钟周期，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5个的4位数，并将该5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;给接收时钟提供判决时钟指令，给分频器输出分频指令； 判决时钟指令，用于指示接收时钟，确定判决器采样判决输出数字信号应采用的判决 时钟； 分频指令，用于为分频器确定应采用的选频序列； 发射端和接收端，采用的是同样的选频序列；发射端和接收端在通信时，每发送X组数 据后，就改变一个选频序列，根据选频序列，更换第2路、第3路、第4路、第5路通信线路所选 用的光发射天线和光接收天线;X为大于〇的自然数； 编码器和解码器的编解码规则，详见表1;表格的第一行为各列的列号，第一列为各行 的行号； 表1编解码规则表1中的Bin列为发射控制器转换后输入到编码器的16个4位二进制，Hex列为Bin列所 对应的16进制数;编码器将Bin列的每个4位二进制数编码成表1中相应行的S1列、S2列、S3 列、S4列、S5列的5个4位二进制，S1列、S2列、S3列、S4列、S5列的5列的数值分别用作驱动器 驱动5路通信线路的信号输出；S1列的数值用于驱动第1路通信线路上的第1个光发射天线 的LED;S2列、S3列、S4列、S5列的数值，则分别用于驱动由选频器选择的剩余n-1个光发射天 线中的第2路、第3路、第4路、第5路通信线路上的4个光发射天线的LED; R1列、R2列、R3列、R4列、R5列的5列分别为接收端的分频器选择的5路通信线路上的5个 光接收天线接收到发射端发出的光信号并经过判决器处理后的输出，R1列为第1路通信线 路的判决器输出，R2列为第2路通信线路的判决器输出，R3列为第3路通信线路的判决器输 出，R4列为第4路通信线路的判决器输出，R5列为第5路通信线路的判决器输出； 其中，R1列为第1路、第2路、第3路、第4路、第5路的5路通信线路的发射端发出的光信号 的叠加后的判决器输出；R2列为第1路和第2路的2路通信线路的发射端发出的光信号的叠 加后的判决器输出；R3列为第1路和第3路的2路通信线路的发射端发出的光信号的叠加后 的判决器输出；R4列为第1路和第4路的2路通信线路的发射端发出的光信号的叠加后的判 决器输出；R5列为第1路和第5路的2路通信线路的发射端发出的光信号的叠加后的判决器 输出； 编码器的处理方式为:将一个由发射控制器输入的4位二进制数，对应到表1中Bin列中 一个4位二进制，并编码成如表1中对应的S1列、S2列、S3列、S4列、S5列的5列一组5个的4位 二进制数，再输出这5个4位二进制数； 解码器的处理方式为:将判决器输出的数字信号还原成如表1中的R1列、R2列、R3列、R4 列、R5列的5列一组5个的4位数，并将这5个的4位数解码成如表1对应的Bin列的对应行的一 个4位二进制数，并输出。
【专利摘要】本发明公开了一种可见光多选4+1路混合光MIMO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、选频器、驱动器、光发射天线组；接收端包括：接收控制器、解码器、分频器、判决器、光接收天线组。本发明装置在n个天线中，选择其中的5路作为在用通信线路，利用上述功能模块，结合选频序列、编解码表在n个天线中，频繁切换通信线路和编码信号，提供一种可见光多选4+1路混合光MIMO通信收发装置，一定程度上提高了通信的安全性能。
【IPC分类】H04B10/116, H04B10/40
【公开号】CN105610510
【申请号】CN201510967833
【发明人】邓健志, 周越菡, 邓卓洪
【申请人】桂林理工大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月21日