[发明专利]一种可见光跳频通信收发装置

说明书

技术领域

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

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

本发明的目的是提供一种可见光跳频通信收发装置。

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n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n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，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。