可見光多選3+1路混合光的mimo通信收發(fā)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種可見光多選3+1路混合光的MIMO通信 收發(fā)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 可見光通信是利用巧光燈或發(fā)光二極管等發(fā)出的肉眼看不到的高速明暗閃爍信 號來傳輸信息的，將高速因特網(wǎng)的電線裝置連接在照明裝置上，插入電源插頭即可使用。
[0003] 多輸入多輸出技術(shù)(Multiple-Input Multiple-Output，MIM0)是指在發(fā)射端和接 收端分別使用多個發(fā)射天線和接收天線，使信號通過發(fā)射端與接收端的多個天線傳送和接 收，從而改善通信質(zhì)量。它能充分利用空間資源，通過多個天線實現(xiàn)多發(fā)多收，在不增加頻 譜資源和天線發(fā)射功率的情況下，可W成倍的提高系統(tǒng)信道容量，顯示出明顯的優(yōu)勢。同 時，還可W-定程度上提高通信的安全性。
[0004] 隱蔽信道是相對于公開信道而言的，公開信道用于傳輸公開的信息，而隱蔽信道 則采用特殊的方式，在公開信道的掩護(hù)下，用于傳輸秘密信息。隱蔽信道的重點是對通信本 身的隱藏。
[0005] 本發(fā)明借鑒了MIMO技術(shù)和可見光通信的技術(shù)特點，構(gòu)造了一個可見光多選3+1路 混合光的MIMO隱藏信道，并提出了一種基于此隱藏信道的安全而隱蔽的通信收發(fā)裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種可見光多選3+1路混合光的MIMO通信收發(fā)裝置。
[0007] 本發(fā)明是運樣實現(xiàn)的：一種可見光多選3+1路混合光的MIMO通信收發(fā)裝置，該裝置 包括發(fā)射端和接收端;發(fā)射端包括發(fā)射控制器、編碼器、發(fā)射時鐘、選頻器、驅(qū)動器和光發(fā)射 天線組，光發(fā)射天線組含有n個光發(fā)射天線，每一個光發(fā)射天線都包含發(fā)射濾鏡和LED;接收 端包括接收控制器、解碼器、接收時鐘、分頻器、判決器和光接收天線組;光接收天線組含有 n個光接收天線，每一個光接收天線都包含接收濾鏡和光電接收器;其中，n為大于或者等于 4的自然數(shù)。
[000引發(fā)射控制器分別與編碼器、選頻器和發(fā)射時鐘電連接;光發(fā)射天線組分別與選頻 器、驅(qū)動器電連接;驅(qū)動器與發(fā)射時鐘電連接。
[0009] 接收控制器分別與解碼器、分頻器、接收時鐘電連接;光接收天線組分別與分頻 器、判決器電連接;判決器與接收時鐘電連接。
[0010] 發(fā)射濾鏡和接收濾鏡都采用帶通濾鏡。帶通濾鏡只能通過某個波長范圍內(nèi)的光， 用于濾除掉運個波長范圍W外的光。光發(fā)射天線和光接收天線的光信號通帶，取決于所使 用的帶通濾鏡的通帶范圍，即取決于帶通濾鏡可通過的光波長范圍。
[0011] 光發(fā)射天線組滿足條件:第1個光發(fā)射天線的光信號通帶包括可見光范圍，第2個、 第n-m個、第n個光發(fā)射天線的光信號通帶都是第1個的子集，且第2個、第n-m個、第n個的各 光發(fā)射天線的光信號通帶沒有交集。m為小于n且大于0的自然數(shù)，且n-m不等于1和2。
[0012] 發(fā)射控制器，用于從外部設(shè)備獲取數(shù)據(jù)，并將獲取的數(shù)據(jù)按照8位二進(jìn)制的一個字 節(jié)為單位劃分，每次向編碼器輸出一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，對于劃分的最后一組數(shù)據(jù)不足8位二進(jìn) 制的，將有效數(shù)據(jù)置于高位，后面的低位用0補足8位。同時，給編碼器輸出補位指令，給選頻 器發(fā)出選頻指令，給發(fā)射時鐘發(fā)送驅(qū)動時鐘指令。
[0013] 選頻指令，用于指示選頻器，選擇當(dāng)前數(shù)據(jù)發(fā)送所采用的光發(fā)射天線。
[0014] 補位指令，用于向編碼器說明最后一個分組有多少位是補位，并用于說明發(fā)射控 制器從外部設(shè)備獲取的數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。
[0015] 驅(qū)動時鐘指令，用于指示發(fā)射時鐘，確定發(fā)射時鐘驅(qū)動光發(fā)射天線發(fā)射光信號應(yīng) 采用的驅(qū)動時鐘周期。
[0016] 發(fā)射時鐘，用于確定發(fā)射端發(fā)送光信號的速度，接收發(fā)射控制器的驅(qū)動時鐘指令， 并生成給驅(qū)動器提供驅(qū)動光發(fā)射天線發(fā)射光信號的時鐘信號，時鐘信號為一段占空比為 50%的方波信號，方波的頻率根據(jù)發(fā)射控制器的驅(qū)動時鐘指令決定。
[0017] 編碼器，用于接收發(fā)射控制器輸出的數(shù)據(jù)和補位指令，將由發(fā)射控制器輸入的一 個字節(jié)的8位二進(jìn)制數(shù)，分成高四位和低四位的兩組，對照編解碼規(guī)則表1，將高四位所對應(yīng) 的16個4位二進(jìn)制數(shù)按照Bin列的值，對應(yīng)到編解碼規(guī)則表1的第1至16行，再對照編解碼規(guī) 則表2,將低四位所對應(yīng)的16個4位二進(jìn)制數(shù)按照Bin列的值，對應(yīng)到編解碼規(guī)則表2的第1至 16行;對于發(fā)射控制器發(fā)來的最后一個字節(jié)，編碼器根據(jù)發(fā)射控制器發(fā)來的補位指令，確定 所采用的補位編碼:如果高4位有補位，則首先對照編解碼規(guī)則表1按照Bin列的值確定所采 用的對應(yīng)行，再根據(jù)補位的數(shù)量，對照編解碼規(guī)則表3的BB列的值確定所采用的對應(yīng)行;如 果高4位無補位，而低4位有補位，則首先對照編解碼規(guī)則表1按照Bin列的值確定高4位所采 用的對應(yīng)行，對照編解碼規(guī)則表2按照Bin列的值確定低4位所采用的對應(yīng)行，再根據(jù)補位的 數(shù)量，對照編解碼規(guī)則表3的Bin列的值確定所采用的對應(yīng)行;編解碼規(guī)則表1、編解碼規(guī)則 表2、編解碼規(guī)則表帥的每一行的Sl列、S2列、S3列、S4列的4個4位二進(jìn)制數(shù)，用作為驅(qū)動器 驅(qū)動4個光發(fā)射天線Lm)的驅(qū)動信號。使得要發(fā)送的一個字節(jié)數(shù)據(jù)對應(yīng)為2組4個4位二進(jìn)制 數(shù)，再按先高4位后低4位的順序，先后輸出運2組4位二進(jìn)制數(shù)所對應(yīng)的Sl列、S2列、S3列、S4 列的4個4位二進(jìn)制數(shù);對于最后一個字節(jié)，如果高4位有補位，則按照先高四位后補位的先 后順序輸出；如果高4位無補位，而低4位有補位，則按先高四位后低4位再補位的先后順序 輸出。
[0018] 選頻器，用于提供選頻序列，并根據(jù)選頻序列，在n個光發(fā)射天線中選擇第1個光發(fā) 射天線為第1路通信線路和剩余n-1個光發(fā)射天線中的任意3個光發(fā)射天線作為通信的第2 路、第3路、第4路通信線路。
[0019] 驅(qū)動器，用于根據(jù)編碼器輸出的4個4位二進(jìn)制數(shù)的' 1'和' 0 '信號，W及選頻器選 擇的4路通信線路，用運4個4位二進(jìn)制數(shù)分別驅(qū)動選頻器選擇的4路通信線路上的光發(fā)射天 線，WL邸亮度不同的兩種狀態(tài)分別表示"r和"0"，發(fā)送光信號。
[0020] 驅(qū)動器，在用每個由編碼器輸入的4位二進(jìn)制數(shù)驅(qū)動光發(fā)射天線時，由發(fā)射時鐘提 供驅(qū)動時鐘，將運個4位二進(jìn)制數(shù)按照從左到右的順序，每一個時鐘周期輸出一位，依次驅(qū) 動L邸。
[0021] 驅(qū)動器，驅(qū)動Lm)用亮度不同的兩種狀態(tài)分別表示"r和"0"，同時還要保證驅(qū)動 L抓發(fā)出的光信號的光強度還滿足:對于4路通信線路在發(fā)射端的4個發(fā)射天線發(fā)出的光信 號"r在到達(dá)接收端時的光強度保持一致，發(fā)出的光信號"0"在到達(dá)接收端時的光強度也保 持一致。
[0022] 光發(fā)射天線，用于在驅(qū)動器控制下，用Lm)亮度不同的兩種狀態(tài)變化產(chǎn)生光信號， 并經(jīng)過發(fā)射濾鏡過濾后，W某一個波長范圍的光信號發(fā)送出去。
[0023] 光接收天線，用于接收來自發(fā)射端發(fā)出的光信號。
[0024] 光接收天線組滿足條件:每個光接收天線的光信號通帶都不同。第1個光接收天線 的光信號通帶包括可見光范圍，第2個、第n-m個、第n個光接收天線的光信號通帶都是第1個 的子集，且第2個、第n-m個、第n個的各光接收天線的光信號通帶沒有交集。同時，第1個光接 收天線的光信號通帶，又是第1個發(fā)射濾鏡光信號通帶的子集;第2個光接收天線的光信號 通帶，又是第2個發(fā)射濾鏡信號通帶的子集;第n-m個光接收天線的光信號通帶，又是第n-m 個發(fā)射濾鏡信號通帶的子集;第n個光接收天線的光信號通帶，又是第n個發(fā)射濾鏡光信號 通帶的子集。
[0025] 分頻器，用于根據(jù)分頻指令提供選頻序列，并根據(jù)選頻序列，在n個光接收天線中 選擇第1個光接收天線為第1路通信線路和剩余n-1個光接收天線中的任意S個光接收天線 作為通信的第2路、第3路、第4路通信線路。使得接收端選用的4個光接收天線所覆蓋的光信 號通帶能分別與4個光發(fā)射天線的光信號通帶對應(yīng):接收端的第1路通信線路的光接收天線 能接收到發(fā)射端的第1路、第2路、第3路、第4路通信線路的4個光發(fā)射天線發(fā)送的光信號;接 收端的第2路通信線路的光接收天線的能接收到發(fā)射端的第1路、第2路通信線路的2個光發(fā) 射天線發(fā)送的光信號;接收端的第3路通信線路的光接收天線的能接收到發(fā)射端的第1路、 第3路通信線路的2個光發(fā)射天線發(fā)送的光信號;接收端的第4路通信線路的光接收天線的 能接收到發(fā)射端的第1路、第4路通信線路的2個光發(fā)射天線發(fā)送的光信號。
[0026] 光電接收器，用于接收經(jīng)接收濾鏡過濾后的光信號，并轉(zhuǎn)換成模擬電信號輸出。
[0027] 接收時鐘，用于根據(jù)判決時鐘指令，給判決器提供對光電接收器輸出的電信號進(jìn) 行采樣判決的判決時鐘信號。在發(fā)射端和接收端同步前，為判決器提供接收時鐘可W達(dá)到 的最快的時鐘；當(dāng)同步完成之后，根據(jù)接收控制器的時鐘指令，為判決器提供判決時鐘。
[0028] 判決器，用于接收光電接收器輸出的模擬電信號，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出，對于每 個光接收天線都可W在每一個接收時鐘周期，輸出一個判決的數(shù)字信號。
[0029] 解碼器，用于將判決器對4個光接收天線后判決輸出的數(shù)字信號還原成每組4個4 位數(shù)，對照編解碼規(guī)則表1、編解碼規(guī)則表2和編解碼規(guī)則表3,找到同一行中的一組Rl列、R2 列、R3列、R4列的4個數(shù)值，并將運4個4位數(shù)解碼成一個4位二進(jìn)制數(shù)。將由判決器先后輸出 并由編碼器還原和解碼得到的2組4位二進(jìn)制數(shù)，合并成一個字節(jié)，再將運個字節(jié)的二進(jìn)制 數(shù)輸出到接收控制器;并根據(jù)編碼結(jié)果，向接收控制器發(fā)出接收完畢信息或者報錯信息。當(dāng) 解碼還原得到正確的編解碼規(guī)則表3中補位的數(shù)值時，向接收控制器發(fā)出接收完畢信息。
[0030] 解碼器的字節(jié)合并方法為:冊1、如果當(dāng)前還原得到的一組4個4位數(shù)為編解碼規(guī)則 表2中的數(shù)，而上一組還原得到的一組4個4位數(shù)為編解碼規(guī)則表1中的數(shù)，則將上一組還原 解碼得到的4位二進(jìn)制數(shù)作為高四位，將當(dāng)前一組還原解碼得到的4位二進(jìn)制數(shù)作為低四 位，合并為一個字節(jié)的二進(jìn)制數(shù)。冊2、如果當(dāng)前還原得到的一組4個4位數(shù)為編解碼規(guī)則表3 中的數(shù)，而上一組還原得到的一組4個4位數(shù)為編解碼規(guī)則表1