一種可見光多選2+1路的mimo隱藏通信編解碼方法
【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)及一種可見光多選化1路的MIMO隱藏通信編 解碼方法。
【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(shí)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(diǎn)是對通信本 身的隱藏。
[0005] 在一個數(shù)字通信系統(tǒng)或者一個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)一般都是W字節(jié)為最小單位出 現(xiàn)，因此在數(shù)據(jù)傳輸、通信中，每次收發(fā)半個字節(jié)的4位二進(jìn)制數(shù)，給數(shù)據(jù)處理過程帶來了不 少便利。
[0006] 本發(fā)明借鑒了無線射頻通信的MIMO技術(shù)，利用了可見光通信的技術(shù)特點(diǎn)，在建立 可見光多選2+1路的MIMO隱藏通信收發(fā)裝置的基礎(chǔ)上，提供了一種安全而隱蔽的通信編解 碼方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種可見光多選化1路的MIMO隱藏通信編解碼方法。
[000引具體步驟為：
[0009] (1)建立一種可見光多選2+1路混合光通信收發(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、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、 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3的自然數(shù)。
[0010] 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 器和驅(qū)動器電連接;驅(qū)動器與發(fā)射時鐘電連接。
[0011] 接收控制器分別與解碼器、分頻器和接收時鐘電連接;光接收天線組分別與分頻 器和判決器電連接;判決器與接收時鐘電連接。
[0012] 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， 帶通濾鏡用于濾除掉運(yùn)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。
[0013] 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。
[0014] 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4位二進(jìn)制一組進(jìn)行 分組，再將分組的數(shù)據(jù)輸出到編碼器；向選頻器發(fā)出選頻指令，選擇當(dāng)前數(shù)據(jù)發(fā)送所采用的 光發(fā)射天線;給發(fā)射時鐘發(fā)送驅(qū)動時鐘指令，確定發(fā)射端發(fā)送光信號的速度。
[0015] 選頻指令，用于指示選頻器，選擇當(dāng)前數(shù)據(jù)發(fā)送應(yīng)采用的光發(fā)射天線。
[0016] 驅(qū)動時鐘指令，用于指示發(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。
[0017] 發(fā)射時鐘，用于根據(jù)驅(qū)動時鐘指令，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。
[0018] 編碼器，將一個由發(fā)射控制器輸入的4位二進(jìn)制數(shù)，并編碼成一組=個的4位二進(jìn) 制數(shù)，再輸出運(yùn)=個4位二進(jìn)制數(shù)。
[0019] 選頻器，用于根據(jù)選頻指令，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)射天線中的任意兩個光發(fā)射天線 作為通信的第2路、第3路通信線路。
[0020] 驅(qū)動器，用于根據(jù)編碼器輸出的=個4位二進(jìn)制數(shù)的' 1'和' 0 '信號，W及選頻器選 擇的3路通信線路，用運(yùn)=個4位二進(jìn)制數(shù)分別驅(qū)動選頻器選擇的3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"。
[0021] 驅(qū)動器，將編碼器輸出的一組=個4位二進(jìn)制數(shù)，分別用于驅(qū)動由選頻器選擇的3 路光發(fā)射天線;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，根據(jù)發(fā)射時鐘提 供的時鐘信號，將運(yùn)個4位二進(jìn)制數(shù)按照自左到右的順序，每一個時鐘周期輸出一位，依次 用于驅(qū)動LED。
[0022] 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(qiáng)度還滿足:對于3路通信線路在發(fā)射端的3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(qiáng)度保持一致，發(fā)出的光信號"0"在到達(dá)接收端時的光強(qiáng)度也保 持一致。
[0023] 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。
[0024] 光接收天線，用于接收來自發(fā)射端發(fā)出的光信號。
[0025] 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。
[0026] 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I個光接收天線為第I路通信線路和剩余n-1個光接收天線中的任意兩個光接收天線 作為通信的第2路、第3路通信線路。使得接收端選用的3個光接收天線所覆蓋的光信號通帶 能分別與3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路通信線路的3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。
[0027] 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。
[0028] 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。
[0029] 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 個光電接收器，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。
[0030] 解碼器，用于將判決器輸出的數(shù)字信號還原成一組3個的4位數(shù)，并將該3個的4位 數(shù)解碼成一個4位二進(jìn)制數(shù)，并輸出。
[0031] 接收控制器，用于將解碼器的輸出還原成原數(shù)據(jù)，并將接收并還原出的原數(shù)據(jù)輸 出到外部設(shè)備;給接收時鐘提供判決時鐘指令，給分頻器輸出分頻指令。
[0032] 判決時鐘指令，用于指示接收時鐘，確定判決器采樣判決輸出數(shù)字信號應(yīng)采用的 判決時鐘。
[0033] 分頻指令，用于為分頻器確定應(yīng)采用的選頻序列。
[0034] 發(fā)射端和接收端，采用的是同樣的選頻序列。發(fā)射端和接收端在通信時，每發(fā)送X 組數(shù)據(jù)后，就改變一個選頻序列，根據(jù)選頻序列，更換第2路、第3路通信線路所選用的光發(fā) 射天線和光接收天線。X為大于0的自然數(shù)。
[0035] 編碼器和解碼器的編解碼規(guī)則，詳見表1。表格的第一行為各列的列名列號；第一 列為各行的行名行號。
[0036] 表1編碼器和解碼器的編解碼規(guī)則
[0037]
[0038] 表1中的Bin列為發(fā)射控制器轉(zhuǎn)換后輸入到編碼器的16個4位二進(jìn)制，Hex列為Bin 列所對應(yīng)的16進(jìn)制數(shù)。編碼器將Bin列的每個4位二進(jìn)制數(shù)編碼成表1中相應(yīng)行的SI列、S2 列、S3列的=個4位二進(jìn)制，Sl列、S2列、S3列=