可见光多选3+1路混合光的mimo通信收发装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光通信技术领域，特别设及一种可见光多选3+1路混合光的MIMO通信 收发装置。
【背景技术】
[0002] 可见光通信是利用巧光灯或发光二极管等发出的肉眼看不到的高速明暗闪烁信 号来传输信息的，将高速因特网的电线装置连接在照明装置上，插入电源插头即可使用。
[0003] 多输入多输出技术(Multiple-Input Multiple-Output，MIM0)是指在发射端和接 收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接 收，从而改善通信质量。它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频 谱资源和天线发射功率的情况下，可W成倍的提高系统信道容量，显示出明显的优势。同 时，还可W-定程度上提高通信的安全性。
[0004] 隐蔽信道是相对于公开信道而言的，公开信道用于传输公开的信息，而隐蔽信道 则采用特殊的方式，在公开信道的掩护下，用于传输秘密信息。隐蔽信道的重点是对通信本 身的隐藏。
[0005] 本发明借鉴了MIMO技术和可见光通信的技术特点，构造了一个可见光多选3+1路 混合光的MIMO隐藏信道，并提出了一种基于此隐藏信道的安全而隐蔽的通信收发装置。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种可见光多选3+1路混合光的MIMO通信收发装置。
[0007] 本发明是运样实现的：一种可见光多选3+1路混合光的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、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、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 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 4的自然数。
[000引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、驱动器电连接;驱动器与发射时钟电连接。
[0009] 接收控制器分别与解码器、分频器、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。
[0010] 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， 用于滤除掉运个波长范围W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。
[0011] 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2个、 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2个、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和2。
[0012] 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8位二进制的一个字 节为单位划分，每次向编码器输出一个字节的数据，对于划分的最后一组数据不足8位二进 制的，将有效数据置于高位，后面的低位用0补足8位。同时，给编码器输出补位指令，给选频 器发出选频指令，给发射时钟发送驱动时钟指令。
[0013] 选频指令，用于指示选频器，选择当前数据发送所采用的光发射天线。
[0014] 补位指令，用于向编码器说明最后一个分组有多少位是补位，并用于说明发射控 制器从外部设备获取的数据发送完毕。
[0015] 驱动时钟指令，用于指示发射时钟，确定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。
[0016] 发射时钟，用于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， 并生成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。
[0017] 编码器，用于接收发射控制器输出的数据和补位指令，将由发射控制器输入的一 个字节的8位二进制数，分成高四位和低四位的两组，对照编解码规则表1，将高四位所对应 的16个4位二进制数按照Bin列的值，对应到编解码规则表1的第1至16行，再对照编解码规 则表2,将低四位所对应的16个4位二进制数按照Bin列的值，对应到编解码规则表2的第1至 16行;对于发射控制器发来的最后一个字节，编码器根据发射控制器发来的补位指令，确定 所采用的补位编码:如果高4位有补位，则首先对照编解码规则表1按照Bin列的值确定所采 用的对应行，再根据补位的数量，对照编解码规则表3的BB列的值确定所采用的对应行;如 果高4位无补位，而低4位有补位，则首先对照编解码规则表1按照Bin列的值确定高4位所采 用的对应行，对照编解码规则表2按照Bin列的值确定低4位所采用的对应行，再根据补位的 数量，对照编解码规则表3的Bin列的值确定所采用的对应行;编解码规则表1、编解码规则 表2、编解码规则表帥的每一行的Sl列、S2列、S3列、S4列的4个4位二进制数，用作为驱动器 驱动4个光发射天线Lm)的驱动信号。使得要发送的一个字节数据对应为2组4个4位二进制 数，再按先高4位后低4位的顺序，先后输出运2组4位二进制数所对应的Sl列、S2列、S3列、S4 列的4个4位二进制数;对于最后一个字节，如果高4位有补位，则按照先高四位后补位的先 后顺序输出；如果高4位无补位，而低4位有补位，则按先高四位后低4位再补位的先后顺序 输出。
[0018] 选频器，用于提供选频序列，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3个光发射天线作为通信的第2 路、第3路、第4路通信线路。
[0019] 驱动器，用于根据编码器输出的4个4位二进制数的' 1'和' 0 '信号，W及选频器选 择的4路通信线路，用运4个4位二进制数分别驱动选频器选择的4路通信线路上的光发射天 线，WL邸亮度不同的两种状态分别表示"r和"0"，发送光信号。
[0020] 驱动器，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，由发射时钟提 供驱动时钟，将运个4位二进制数按照从左到右的顺序，每一个时钟周期输出一位，依次驱 动L邸。
[0021] 驱动器，驱动Lm)用亮度不同的两种状态分别表示"r和"0"，同时还要保证驱动 L抓发出的光信号的光强度还满足:对于4路通信线路在发射端的4个发射天线发出的光信 号"r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。
[0022] 光发射天线，用于在驱动器控制下，用Lm)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，W某一个波长范围的光信号发送出去。
[0023] 光接收天线，用于接收来自发射端发出的光信号。
[0024] 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2个、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2个、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2个光接收天线的光信号 通带，又是第2个发射滤镜信号通带的子集;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。
[0025] 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S个光接收天线 作为通信的第2路、第3路、第4路通信线路。使得接收端选用的4个光接收天线所覆盖的光信 号通带能分别与4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路通信线路的4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。
[0026] 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。
[0027] 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W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。
[0028] 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 个光接收天线都可W在每一个接收时钟周期，输出一个判决的数字信号。
[0029] 解码器，用于将判决器对4个光接收天线后判决输出的数字信号还原成每组4个4 位数，对照编解码规则表1、编解码规则表2和编解码规则表3,找到同一行中的一组Rl列、R2 列、R3列、R4列的4个数值，并将运4个4位数解码成一个4位二进制数。将由判决器先后输出 并由编码器还原和解码得到的2组4位二进制数，合并成一个字节，再将运个字节的二进制 数输出到接收控制器;并根据编码结果，向接收控制器发出接收完毕信息或者报错信息。当 解码还原得到正确的编解码规则表3中补位的数值时，向接收控制器发出接收完毕信息。
[0030] 解码器的字节合并方法为:册1、如果当前还原得到的一组4个4位数为编解码规则 表2中的数，而上一组还原得到的一组4个4位数为编解码规则表1中的数，则将上一组还原 解码得到的4位二进制数作为高四位，将当前一组还原解码得到的4位二进制数作为低四 位，合并为一个字节的二进制数。册2、如果当前还原得到的一组4个4位数为编解码规则表3 中的数，而上一组还原得到的一组4个4位数为编解码规则表1