CN101340241A - 一种基于二维可见光的无线通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于二维可见光的无线通信方法，其特征在于包括发射端处理步骤和接收端处理步骤，在很多场合下，包括带摄像头的电脑之间的短距无线通信，带摄像头的手机从电脑上无线下载数据，带摄像头手机之间的相互无线通信等，可以利用该发明，无需增加或改动硬件，仅仅依靠软件就能实现无线短距通信。

Description

一种基于二维可见光的无线通信方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，确切地说涉及一种基于二维可见光的无线通信方法。

背景技术

随着科技的进步，近年来使用可见光进行无线通信已经有了长足的发展。特许公开号为NO.2004-221747的日本专利申请提出了采用照明的LED灯作为发射机，特许公开号为NO.2002-202741的日本专利申请提出了采用视觉上无法识别的高速闪烁LED的光通信来提高传送信息的速率，上述两篇专利文献均涉及到通过高速控制LED的开与关来传送数据，该技术的最大特点是能够利用免费的可见光作为无线通信的媒体，并且发射机可以利用作为照明用的LED灯，而无须增加专门的发射机，仅需增加发射机中的控制电路即可。但是，上述技术需要专门的接收器，其中包括用来接收可见光的感光二极管及相关驱动，因此上述技术不便于普遍推广实施；公开号为CN1702984，公开日为2005年11月30日的中国专利申请提出了一种能利用摄像机来接收基于LED的可见光通信的方法，利用该方法，接收端可以不采用专门的感光二极管及相关驱动，仅需要摄像机就可以实现基于LED的可见光通信。但该技术需要对用来实现可见光通信的摄像机进行硬件上的改动，才能实现该功能。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于二维可见光的无线通信方法，本发明利用设备已有的显示屏包括CRT、LCD、LED等显示屏，作为发射机，这是因为普通的显示屏就是一个二维的可见光发射机，而利用设备已有的摄像机或摄像头作为接收机，这是因为普通的摄像机或摄像头就是一个二维的可见光接收机，这样就可以在不用增加或改动任何硬件的情况下，实现无线通信，而且本发明在接收信号时可以采用二维信号联合处理，这样即使整个发送的可见光埋没在外界的强光干扰下，采用本发明的系统也能够正常的工作，从而增加整个系统的抗干扰能力。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种基于二维可见光的无线通信方法，其特征在于包括发射端处理步骤和接收端处理步骤，

所述的发射端处理步骤如下：

1)、由信源发出的原始数据被送入到常规发射基带处理模块，常规发射基带处理模块对由信源发出的原始数据进行交织、信道编码和调制处理；

2)、经常规发射基带处理模块处理后的数据被输入至插入导频模块，所述插入导频模块使在经常规发射基带处理模块处理并输出的信号序列中插入导频序列，所述导频序列被用来确定发送的二维的可见光阵列在空间的具体位置，以便接收端能够利用这些导频序列从背景中分割出该发送的二维可见光有用阵列信号；

3)、经插入导频模块插入导频序列处理后的信号被输送到串并转换器，串并转换器对信号进行串并转换；

4)、经串并转换处理后的信号被并行的输入到二维可见光发射机，所述二维可见光发射机根据输入信号的指令发出可见光；

所述的接收端处理步骤如下：

a)、由一组可见光感应器组成的二维可见光接收机对准所述二维可见光发射机发出的可见光信号，且由所述二维可见光接收机将所述可见光信号转换为电信号；

b)、经转换后的电信号被输送至并串转换器，并串转换器将所述电信号进行并串转换；

c)、经并串转换后的信号被输送至去除导频模块，去除导频模块将从被输送来的信号中找到导频序列，并根据导频序列分析出哪些是由所述二维可见光发射机发送过来的有用信号，并将该有用信号从总信号中提取出来，然后仍掉没用的信号，包括导频序列本身；

d)、经所述去除导频模块处理后的有用信号被输送到常规接收基带处理模块，所述常规接收基带处理模块对所述有用信号进行解调、信道译码和解交织处理，还原出原始数据，并送往信宿，完成接收。

所述导频序列为1个以上，导频序列经所述串并转换步骤后位于可见光信号形成的二维阵列之中。

所述二维可见光阵列的形状为多边形、圆形或不规则形。

所述二维可见光发射机可以是CRT、LCD、LED等显示屏或电视机屏幕。

所述二维可见光接收机可以是摄像机或摄像头。

所述二维可见光发射机根据输入信号的指令发出可见光具体是指：可以根据输入信号控制可见光的开与关来携带数据，比如如果送来的信号是“0”则不发送可见光，如果送来的信号是“1”则发送一固定亮度的可见光；也可以根据送来的信号控制可见光的亮度来携带数据，即可见光发射电路会根据送来的信号的不同，发射出不同亮度的可见光，这样就可以实现多进制调制；还可以根据送来的信号的不同，发射出不同颜色的可见光来实现调制。

所述信源是指所要传送的原始数据的发生器。

所述信宿是指还原后原始数据的接收器。

本发明的优点在于：

1、本发明与以背景技术中所提及的三篇专利文献所代表的现有技术相比，由于本发明发射端可以采用CRT、LCD、LED等显示屏或电视机屏幕作为二维可见光发射机，而接收端可以利用设备自带的摄像机作为二维可见光接收机，这样就可以不用增加或改动任何硬件的情况下，实现无线通信；基带处理可以由软件来完成，实现纯软件无线电，大大地降低了硬件开销，节约了成本；且由于本发明的发射端采用二维阵列联合可见光发送，从而在接收信号时可以采用二维信号联合处理，这样即使整个发送的可见光埋没在外界的强光干扰下，采用本发明的系统也能够正常的工作，从而增加整个系统的抗干扰能力。

2、在很多场合下，包括带摄像头的电脑之间的短距无线通信，带摄像头的手机从电脑上无线下载数据，带摄像头手机之间的相互无线通信等，可以利用该发明，无需增加或改动硬件，仅仅依靠软件就能实现无线短距通信。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的补充说明，其中：

图1为本发明的步骤原理图

图2为采用本发明的实施例2的结构原理图

图3为实施例2的步骤原理图

图4为实施例3中导频序列在信号序列中的插入位置示意图

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本发明公开了一种基于二维可见光的无线通信方法，包括发射端处理步骤和接收端处理步骤，

所述的发射端处理步骤如下：

1)、由信源发出的原始数据被送入到常规发射基带处理模块，常规发射基带处理模块对由信源发出的原始数据进行交织、信道编码和调制处理；

2)、经常规发射基带处理模块处理后的数据被输入至插入导频模块，所述插入导频模块使在经常规发射基带处理模块处理并输出的信号序列中插入导频序列，所述导频序列被用来确定发送的二维的可见光阵列在空间的具体位置，以便接收端能够利用这些导频序列从背景中分割出该发送的二维可见光有用阵列信号；

3)、经插入导频模块插入导频序列处理后的信号被输送到串并转换器，串并转换器对信号进行串并转换；

4)、经串并转换处理后的信号被并行的输入到二维可见光发射机，所述二维可见光发射机根据输入信号的指令发出可见光；

所述的接收端处理步骤如下：

a)、由一组可见光感应器组成的二维可见光接收机对准所述二维可见光发射机发出的可见光信号，且由所述二维可见光接收机将所述可见光信号转换为电信号；

b)、经转换后的电信号被输送至并串转换器，并串转换器将所述电信号进行并串转换；

c)、经并串转换后的信号被输送至去除导频模块，去除导频模块将从被输送来的信号中找到导频序列，并根据导频序列分析出哪些是由所述二维可见光发射机发送过来的有用信号，并将该有用信号从总信号中提取出来，然后仍掉没用的信号，包括导频序列本身；

d)、经所述去除导频模块处理后的有用信号被输送到常规接收基带处理模块，所述常规接收基带处理模块对所述有用信号进行解调、信道译码和解交织处理，还原出原始数据，并送往信宿，完成接收。

实施例2

如图2和图3所示：二维可见光发射机为一台电脑，二维可见光接收机为一部带摄像头的手机；

发射端

如图3所示，要发送的信号从信源出来被送往CPU，CPU再根据软件的指令完成常规发射基带处理模块的处理并插入导频，然后处理好后的信号由设备本身的通道被送往显示屏，在显示屏的整面或其中某一部分动态地连续不断地显示出要发送的光视频信号；

接收端

如图3所示，将摄像头对准电脑的显示屏，将显示屏上发射的图像拍摄下来。接着摄像头将拍摄到的光图像信号转换为电信号，通过手机原有的通道送入CPU，CPU根据软件的指令一步步地完成去除导频、常规接收基带接收处理，最后还原出发射机信源相同的信号，送入信宿，完成接收。

实施例3

在实施例1的基础上，所述导频序列共有四个，它们在所述信号序列中的位置是经过下一步串并转换后这四个导频序列刚好位于可见光信号组成的长方形的四个角，并且每一个导频序列在可见光阵列中形成一个正方形，本领域技术人员所熟知的导频序列均适用，如图4所示；所述导频序列可以是1个，2个3个或若干个，导频序列经所述串并转换步骤后位于可见光信号形成的二维阵列之中。所述二维可见光阵列的形状为多边形、圆形或不规则形。所述二维可见光发射机可以是CRT、LCD、LED等显示屏或电视机屏幕。所述二维可见光接收机可以是摄像机或摄像头，当该摄像机或摄像头对准二维可见光发射机进行接收时，它能够收到一组组活动的图像，这些图像被该二维可见光接收机通过可见光感应器转换成电信号，然后被送到并串转换模块；所述二维可见光发射机根据输入信号的指令发出可见光具体是指：可以根据输入信号控制可见光的开与关来携带数据，比如如果送来的信号是“0”则不发送可见光，如果送来的信号是“1”则发送一固定亮度的可见光；也可以根据送来的信号控制可见光的亮度来携带数据，即可见光发射电路会根据送来的信号的不同，发射出不同亮度的可见光，这样就可以实现多进制调制；还可以根据送来的信号的不同，发射出不同颜色的可见光来实现调制。所述信源是指所要传送的原始数据的发生器。所述信宿是指还原后原始数据的接收器。

本发明不限于上述实施例，根据上述实施例的描述，本发明还可作出一些显而易见的改变，例如本发明的发射机端不限于各种显示器或电视屏幕等二维可见光发射机，本发明的接收机端也不仅限于摄像机和摄像头，但这些改变均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1、一种基于二维可见光的无线通信方法，其特征在于包括发射端处理步骤和接收端处理步骤，

所述的发射端处理步骤如下：

1)、由信源发出的原始数据被送入到常规发射基带处理模块，常规发射基带处理模块对由信源发出的原始数据进行交织、信道编码和调制处理；

2)、经常规发射基带处理模块处理后的数据被输入至插入导频模块，所述插入导频模块使在经常规发射基带处理模块处理并输出的信号序列中插入导频序列，所述导频序列被用来确定发送的二维的可见光阵列在空间的具体位置，以便接收端能够利用这些导频序列从背景中分割出该发送的二维可见光有用阵列信号；

3)、经插入导频模块插入导频序列处理后的信号被输送到串并转换器，串并转换器对信号进行串并转换；

4)、经串并转换处理后的信号被并行的输入到二维可见光发射机，所述二维可见光发射机根据输入信号的指令发出可见光；

所述的接收端处理步骤如下：

a)、由一组可见光感应器组成的二维可见光接收机对准所述二维可见光发射机发出的可见光信号，且由所述二维可见光接收机将所述可见光信号转换为电信号；

b)、经转换后的电信号被输送至并串转换器，并串转换器将所述电信号进行并串转换；

c)、经并串转换后的信号被输送至去除导频模块，去除导频模块将从被输送来的信号中找到导频序列，并根据导频序列分析出哪些是由所述二维可见光发射机发送过来的有用信号，并将该有用信号从总信号中提取出来，然后仍掉没用的信号，包括导频序列本身；

d)、经所述去除导频模块处理后的有用信号被输送到常规接收基带处理模块，所述常规接收基带处理模块对所述有用信号进行解调、信道译码和解交织处理，还原出原始数据，并送往信宿，完成接收。

2、根据权利要求1所述的一种基于二维可见光的无线通信方法，其特征在于：所述导频序列为1个以上，导频序列经所述串并转换步骤后位于可见光信号形成的二维阵列之中。

3、根据权利要求1或2所述的一种基于二维可见光的无线通信方法，其特征在于：所述二维可见光阵列的形状为多边形、圆形或不规则形。

4、根据权利要求1或2所述的一种基于二维可见光的无线通信方法，其特征在于：所述二维可见光发射机可以是CRT、LCD、LED等显示屏或电视机屏幕。

5、根据权利要求1或2所述的一种基于二维可见光的无线通信方法，其特征在于：所述二维可见光接收机可以是摄像机或摄像头。

6、根据权利要求1所述的一种基于二维可见光的无线通信方法，其特征在于：所述二维可见光发射机根据输入信号的指令发出可见光具体是指：可以根据输入信号控制可见光的开与关来携带数据；也可以根据送来的信号控制可见光的亮度来携带数据；还可以根据送来的信号的不同，发射出不同颜色的可见光来实现调制。

7、根据权利要求1所述的一种基于二维可见光的无线通信方法，其特征在于：所述信源是指所要传送的原始数据的发生器。

8、根据权利要求1所述的一种基于二维可见光的无线通信方法，其特征在于：所述信宿是指还原后原始数据的接收器。

Images