[发明专利]可见光多选2+1路混合光隐藏通信收发装置

摘要

本发明公开了一种可见光多选2+1路混合光隐藏通信收发装置。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。光发射天线组含n个光发射天线，每个光发射天线都有发射滤镜、LED；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；光接收天线组含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。发射滤镜和接收滤镜采用带通滤镜。光发射天线和光接收天线的光信号通带，取决于所用滤镜的通带。本发明装置从光发射天线组和光接收天线组中选择对应的天线作为在用通信线路，装置结合选频序列、编解码表频繁切换通信线路和编码信号，提供一种安全隐蔽的通信收发装置。

主权项

一种可见光多选2+1路混合光隐藏通信收发装置，其特征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、选频器、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、分频器、判决器和光接收天线组；光接收天线组含有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和判决器电连接；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n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n个的各光发射天线的光信号通带没有交集；m为小于n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，并编码成一组三个的4位二进制数，再输出这三个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n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n‑1个光发射天线中的任意两个光发射天线作为通信的第2路、第3路通信线路；驱动器，用于根据编码器输出的三个4位二进制数的“1”和“0”信号，以及选频器选择的3路通信线路，用这三个4位二进制数分别驱动选频器选择的3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三个4位二进制数，分别用于驱动由选频器选择的3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“1”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3路通信线路在发射端的3个发射天线发出的光信号“1”在到达接收端时的光强度保持一致，发出的光信号“0”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n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‑m个光接收天线的光信号通带，又是第n‑m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；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n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n‑1个光接收天线中的任意两个光接收天线作为通信的第2路、第3路通信线路；使得接收端选用的3个光接收天线所覆盖的光信号通带能分别与3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路通信线路的3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；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3个的4位数，并将该3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路通信线路所选用的光发射天线和光接收天线；x为大于0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名列号；第一列为各行的行名行号；表1编码器和解码器的编解码规则表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列的三个4位二进制，S1列、S2列、S3列三列的数值分别用作驱动器驱动3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路通信线路上的两个光发射天线的LED；R1列、R2列、R3列三列分别为接收端的分频器选择的3路通信线路上的3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；其中，R1列为第1路、第2路、第3路的3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；R0列同时又是一个光信号通带满足如下条件的光接收天线的判决器输出数值：光信号通带为第1路的光信号通带的子集，且同时与第2路和第3路的光信号通带无交集；R1列同时又是一个光信号通带满足如下条件的光接收天线的判决器输出数值：光信号通带同时包含第2路和第3路的光信号通带，且与为第1路的光信号通带有除了第2路和第3路的光信号通带之外的交集；R2列同时又是一个光信号通带满足如下条件的光接收天线的判决器输出数值：光信号通带包含第2路，且不包含第3路的光信号通带；R3列同时又是一个光信号通带满足如下条件的光接收天线的判决器输出数值：光信号通带包含第3路，且不包含第2路的光信号通带；当判决器的数字信号为二值化输出，即只有“0”和“1”两个值时，以上的R1列、R2列、R3列三列的值则分别对应为R1'列、R2'列、R3'列三列中的值；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列的三列的一组3个的4位二进制数，再输出这3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列的三列一组3个的4位数，并将这3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；当判决器输出的为二值化的数字信号时，将数字信号还原成如表1中的R1'列、R2'列、R3'列的三列一组3个的4位二进制数，并将这3个的4位二进制数解码成如表1对应的Bin列的对应行的一个4位二进制数，并输出。