CN105471503A - 可见光照度预均衡通信信道编解码方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可见光照度预均衡通信信道编解码方法。建立一种可见光多选3+1路混合光通信收发装置，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；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。方法从光发射天线组的n个发射天线和光接收天线组的n个接收天线中选择对应的4组作为在用的通信线路，并利用以上功能模块，结合选频序列、编解码表的使用，让装置的在用通信线路和编码信号的频繁切换，在一个可见光通信的多输入多输出的装置中，实现可见光通信信号的照度均衡，从而一定程度上提高了通信的安全性能。

Description

可见光照度预均衡通信信道编解码方法

技术领域

本发明属于光通信技术领域，特别涉及一种可见光照度预均衡通信信道编解码方法。

背景技术

可见光通信是利用荧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。

由于该通信技术的光可见性，光照度的明显变化会增加人眼的敏感度和设备的可侦测度，降低通信的隐蔽性，会带来一定的信息安全隐患。

处于以上考虑，本发明提出一种可见光照度预均衡通信信道编解码方法，在可见光通信信道中，采用了均衡技术，在信号的发送端以可见光信号的编码方式，达到照度预均衡的目的，从而一定程度上提高光照的稳定性和信号的隐蔽性。

发明内容

本发明的目的是提供一种可见光照度预均衡通信信道编解码方法。

具体步骤为：

(1)建立一种可见光多选3+1路混合光通信收发装置，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、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。

发射控制器分别与编码器、选频器、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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为：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3中的每一行的S1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LED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，先后输出这2组4位二进制数所对应的S1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。

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。

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，以及选频器选择的4路通信线路，用这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，以LED亮度不同的两种状态分别表示“1”和“0”，发送光信号。

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，将这个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4路通信线路在发射端的4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。

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三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。

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，对于每个光接收天线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R1列、R2列、R3列、R4列的4个数值，其中第1路通信线路的判决器输出，对应R1列，第2路通信线路的判决器输出，对应R2列，第3路通信线路的判决器输出，对应R3列，第4路通信线路的判决器输出，对应R4列；再将这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，再将这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。

解码器的字节合并方法为：HW1、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。HW2、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，将当前一组数解码得到的4位二进制数作为低四位，合并为一个字节的二进制数，并向接收控制器发出补位还原指令。HW3、如果在进行了HW1的合并后还原得到的一组4个4位数为编解码规则表3中的数，则向接收控制器发出补位还原指令。HW4、如果前后还原得到的两组4个4位数，同时为编解码规则表1、编解码规则表2、编解码规则表3中同一个表的数，则说明接收到的数据有误，并向接收控制器发出报错信息。HW5、如果当前还原得到的一组4个4位数都不为编解码规则表1、编解码规则表2、编解码规则表3中的任何一组数，则说明接收到的数据有误，并向接收控制器发出报错信息。

接收控制器，用于将解码器的输出还原成原数据，给接收时钟提供判决时钟指令，根据补位还原指令，确定数据已经接收完毕，并从最后一个分组中提取出有效数据，将接收并还原出的原数据输出到外部设备，给分频器输出分频指令。

补位还原指令，用于说明数据接收完毕以及最后一个分组有多少位是补位。

判决时钟指令，用于确定判决器采样判决输出数字信号的判决时钟。

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、第4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。

(2)将步骤(1)建立的装置的编码器和解码器进行编解码，所采用的编解码规则详见表1、表2和表3；表格的第一行为各列的列号,第一列为各行的行号。

表1编解码规则表1

表2编解码规则表2

表3编解码规则表3

表1和表2中，Hex列为一组16进制数，Bin列为与Hex列所对应的4位二进制数。编码器将Bin列的每个4位二进制数编码成表格相应行的S1列、S2列、S3列、S4列的4个4位二进制数，S1列、S2列、S3列、S4列四列的数值分别用作驱动器驱动4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、S4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、第4路通信线路上的三个光发射天线的LED。

R1列、R2列、R3列、R4列的四列的数值分别为接收端的分频器选择的4路通信线路上的4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，R4列为第4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、第4路的4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。R4列为第1路和第4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。

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、第3路、第4路的光信号通带，且与第1路的光信号通带有除了第2路、第3路、第4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、第4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、第4路的光信号通带。

R4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4路，且不包含第2路、第3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、R4列四列的值则分别依次对应为R1'列、R2'列、R3'列、R4'列四列中的值。

表3中各行的BB列表示在编码器划分的高4位或者低4位的一个4位二进制数中，有效的数据后用0补位的数量。第33行表示前一个发送或者接收到的4位二进制数，有效数字有1位，补0数量为3，第34行表示前一个发送或者接收到的4位二进制数，有效数字有2位，补0数量为2，第35行表示前一个发送或者接收到的4位二进制数，有效数字有3位，补0数量为1，第36行表示前一个发送或者接收到的4位二进制数，有效数字有0位，补0数量为4。

表3中，S1列、S2列、S3列、S4列、R1列、R2列、R3列、R4列、R1'列、R2'列、R3'列、R4'列这12列的作用和意义，与表1、表2一致。

(3)步骤(1)建立的装置的发射端和接收端通信时首先需要进行收发同步，收发同步的方法为：

在发射端，由发射控制器给编码器发出同步启动指令，编码器驱动第1路通信线路的LED发送一段启动光信号，第2路、第3路、第4路不发送光信号。并向发射时钟发出驱动时钟指令，确定发射端发送光信号的速度。启动光信号中，包括了时钟同步信号和采用的初始选频序列，用于确定光信号的发送的速度和发射端将采用的初始的4个光发射天线。

在接收端，由于第1路通信线路的光信号通带包含了剩余的n-1个光接收天线的光通带，所以n个光接收天线都可以接收到这一启动光信号。接收端由第1路通信线路、判决器和解码器识别出启动光信号，由接收时钟为判决器提供接收时钟可以达到的最快的时钟，用作采样判决的时钟；并将启动光信号输出到接收控制器，从而确定光信号的速度以及接收端开始接收正式数据的光信号时应采用的初始选频序列。

发射端和接收端同步后，进行正式的数据收发，数据收发的原理及步骤如下：

发射端的工作原理及步骤：

TX1、发射控制器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不足8位二进制的数据，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。

TX2、编码器根据发射控制器输入的每一个字节的8位二进制数和补位指令，进行分组、编码，并输出。选频器接收到选频指令后，根据选频序列，在n个光发射天线中选通第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、第4路通信线路。

TX3、驱动器根据编码器每次输出的4个4位二进制数的‘1’和‘0’信号，以及选频器选择的4路通信线路，驱动选频器选择的4路通信线路上的光发射天线的用LED亮度不同的两种状态分别表示“1”和“0”。其中，S1列的数值用于驱动第1路通信线路上的LED，S2列、S3列、S4列三列的数值，则分别用于驱动第2路、第3路、第4路上的LED。

TX4、4路通信线路的LED发出的亮度变化的光信号，经过各自通信线路上的发射滤镜过滤后，成为在某个通带内的光信号发送出去。

接收端的工作原理及步骤：

RX1、接收控制器接收到启动光信号后，给接收时钟提供判决时钟指令，给分频器输出分频指令。确定光信号的速度以及接收端开始接收正式数据的光信号时应采用的初始选频序列。

RX2、分频器根据分频指令确定选频序列，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三个光接收天线作为通信的第2路、第3路、第4路通信线路。

RX3、4路通信线路上的4个光接收天线的接收滤镜，分别对接收到的光信号进行过滤，过滤后成为在某个通带内的光信号。

RX4、4路通信线路上的光电接收器，接收经过接收滤镜过滤后的光信号，并转换为模拟电信号输出。

RX5、判决器将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。

RX6、解码器将判决器输出的数字信号还原成一组4个4位数，并对照表1、表2或表3，将这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解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，在将这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。

RX7、接收控制器将解码器的输出还原成原数据，并输出到外部设备。

本发明方法主要通过如下几个方面，保障信号的隐蔽性：1)、4路通信线路从n个天线中选择，每一对发射端的n个发射天线和接收端n个接收天线的光信号通带和顺序，都可以由通信的双方共同约定；2)、选频序列内容保密，且选频序列变换的频率、顺序保密，即：假使知道了选频序列的内容，下一组将采用的是哪几个天线也不固定；3)、由表1、表2以及表3可以看出，第1路的光信号通带，始终包括了第2路、第3路、第4路的光信号通带，第2路通信线路的光接收天线接收到的光信号是第1路光发射天线的光信号与第2路光发射天线的光信号的叠加，第3路通信线路的光接收天线接收到的光信号是第1路光发射天线的光信号与第3路光发射天线的光信号的叠加，第4路通信线路的光接收天线接收到的光信号是第1路光发射天线的光信号与第4路光发射天线的光信号的叠加。同时，第1路通信线路的光接收天线接收到的光信号是第1路、第2路、第3路、第4路的4个光发射天线的光信号的叠加。由表1、表2以及表3中可知，R1列、R2列、R3列、R4列中各列的数值重复率高，因此也加大了信号被破解的难度。

本发明提出的可见光照度预均衡通信信道编解码方法，采用可见光通信技术，利用可见光光谱宽，不同光谱的单色光又可以叠加成另一种颜色的光，同时，通过发送信号的编码实现照度的预均衡，让通信信号在多种颜色中以相对稳定的照度传播，具有极强的隐蔽性，使得通信的安全性得到一定程序的提高。

附图说明

图1为本发明实施例中建立装置的结构框图。

图中标记：1-发射控制器；2-编码器；3-选频器；4-光发射天线组；5-驱动器；6-分频器；7-光接收天线组；8-判决器；9-解码器；10-接收控制器；11-发射时钟；12-接收时钟。

具体实施方式

实施例：

建立一种可见光多选3+1路混合光通信收发装置，该装置包括：发射端和接收端。发射端包括：发射控制器1、编码器2、发射时钟11、选频器3、驱动器5、光发射天线组4。光发射天线组4有8个光发射天线，每一个光发射天线都有：发射滤镜、LED；接收端包括：接收控制器10、解码器9、接收时钟12、分频器6、判决器8、光接收天线组7；光接收天线组7有8个光接收天线，每一个光接收天线都有：接收滤镜、光电接收器。

发射控制器1分别与编码器2、选频器3、发射时钟11电连接；光发射天线组4分别与选频器3、驱动器5电连接；驱动器5与发射时钟11电连接。

接收控制器10分别与解码器9、分频器6、接收时钟12电连接；光接收天线组7分别与分频器6、判决器8电连接；判决器8与接收时钟12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，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4中的8个光发射天线的光信号通带分别为：第1个光发射天线的光信号通带为350～800nm，其余的第2个到第8个光发射天线的光信号通带分别为：380～440nm、450～470nm、480～500nm、510～550nm、560～590nm、600～650nm、660～750nm。

光接收天线组7中的8个光接收天线的光信号通带不同，其中，第1个光接收天线的光信号通带为350～800nm，其余的第2个到第8个光接收天线的光信号通带分别为：380～440nm、450～470nm、480～500nm、510～550nm、560～590nm、600～650nm、660～750nm。

发射控制器1,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2输出一个字节的数据，对于划分的最后一组不足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2输出补位指令，给选频器3发出选频指令，给发射时钟11发送驱动时钟指令。

选频指令，用于选择当前数据发送所采用的光发射天线。

补位指令，用于向编码器5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1从外部设备获取的数据发送完毕。

驱动时钟指令，用于确定发射时钟11驱动光发射天线发射光信号的驱动时钟周期。

发射时钟11，用于确定发射端发送光信号的速度。用于接收发射控制器1的驱动时钟指令，并给驱动器5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1的驱动时钟指令决定。

编码器2，将由发射控制器1输入的的每一个字节的8位二进制数，分成高四位和低四位的两组，并对照表1，将高四位所对应的16个4位二进制数按照Bin列的值，对应到表1的第1至16行，再对照表2，将低四位所对应的16个4位二进制数按照Bin列的值，对应到表2的第1至16行。

对于发射控制器1发来的最后一个字节，编码器2根据发射控制器1发来的补位指令，确定所需要的补位编码信号：如果高4位有补位，则首先对照表1按照Bin列的值确定所对应的行，再根据补位的数量，对照表3的Bin列的值确定相对应的行；如果高4位无补位，而低4位有补位，则首先对照表1按照Bin列的值确定高4位所对应的行，对照表2按照Bin列的值确定低4位所对应的行，再根据补位的数量，对照表3的Bin列的值确定相对应的行。

表1、表2、表3中的每一行的S1列、S2列、S3列、S4列的4个4位二进制数，用作为驱动器5驱动4个光发射天线LED的驱动信号。使得要发送的一个字节数据对应为2组4个的4位二进制数，再按先高四位后低4位的顺序，先后输出这2组4位二进制数所对应的S1列、S2列、S3列、S4列的4个4位二进制数。

编码器2对于发射控制器1输入的最后一个字节，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。

选频器3，用于提供选频序列，并根据选频序列，在8个光发射天线中选择第1个光发射天线为第1路通信线路和剩余的7个光发射天线中的任意三个光发射天线作为通信的第2路、第3路、第4路通信线路。表4为一组选频序列，序列中的1表示选中的光发射天线或者光接收天线。

选频器3和分频器6采用同样的选频序列，8位的选频序列，从左到右，依次表示第1个光发射天线到第8个光发射天线。分频器中的8位的选频序列，从左到右，依次表示第1个光接收天线到第8个光接收天线。发射端和接收端在通信时，每发送1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、第4路通信线路所选用的光发射天线和光接收天线。

表4选频序列表

序号	选频序列
		1	11110000
2	10111000
		3	10011100
4	10001110
		5	10000111

驱动器5，用于根据编码器2输出的4个4位二进制数的‘1’和‘0’信号，以及选频器3选择的4路通信线路，驱动选频器3选择的4路通信线路上的光发射天线的LED亮和灭,用持续一个发射时钟的LED亮表示‘1’，用持续一个发射时钟的LED灭表示‘0’。其中，表1和表2中的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、S4列的数值，则分别用于驱动由选频器3在剩余7个光发射天线中选择的第2路、第3路、第4路通信线路上的3个光发射天线的LED。

驱动器5在用每个由编码器2输入的4位二进制数驱动光发射天线时，由发射时钟11提供同步时钟，将这个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LED。

驱动器5，驱动LED用亮和灭两种状态分别表示“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4路通信线路在发射端的4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5控制下，用LED的亮、灭变化产生光信号，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。

光电接收器，用于接收经接收滤镜过滤后的光信号，并转换成电信号输出。

接收时钟12，用于给判决器8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8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10的时钟指令，为判决器8提供判决时钟。

判决器8，用于接收光电接收器输出的电信号，并转换为二值化的数字信号输出，对于每个光电接收器，在每一个接收时钟周期，输出一个判决的数字信号。

解码器9，用于将判决器8输出的数字信号还原成一组4个4位二进制数，并对照表1、表2和表3，将该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还原和解码得到的2组4位二进制数，合并成一个字节，在将这个字节的二进制数输出到接收控制器10。根据编码结果，向接收控制器10发出接收完毕信息或者报错信息。当解码还原得到正确的表3中补位的数值时，向接收控制器10发出接收完毕信息。

解码器1的字节合并方法为：HW1、如果当前还原得到的一组4个4位二进制数为表2中的数，而上一个还原得到的一组4个4位二进制数为表1中的数，则将当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。HW2、如果当前还原得到的一组4个4位二进制数为表3中的数，而上一个还原得到的一组4个4位二进制数为表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，将后一组数解码得到的4位二进制数作为低四位，合并为一个字节的二进制数，并向接收控制器10发出补位还原指令。HW3、如果在进行了HW1的合并后还原得到的一组4个4位二进制数为表3中的数，则向接收控制器10发出补位还原指令。HW4、如果前后还原得到的两组4个4位二进制数都为表1、表2、表3中同一个表的数，则说明接收到的数据有误，并向接收控制器10发出报错信息。HW5、如果当前还原得到的一组4个4位二进制数都不为表1、表2、表3中的任何一组数，则说明接收到的数据有误，并向接收控制器10发出报错信息。

分频器6，用于提供选频序列，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三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。

接收控制器10，用于给分频器6输出分频指令，给接收时钟12提供判决时钟指令，根据补位还原指令，确定数据已经接收完毕，将解码器9的输出还原成原数据，并从最后一个分组中提取出有效数据，将接收并还原出的原数据输出到外部设备。

补位还原指令，用于说明数据接收完毕以及最后一个分组有多少位是补位。

判决时钟指令，确定判决器8采样判决输出数字信号的判决时钟。

例如：装置要发送一组十六进制数据0x1b5f60e92(0x开头用于表示数据为16进制数)，选频序列从11110000开始，收发的速度为100KHz。设定每发送一个分组数据就变化一次选频序列。

因此采用的时钟同步信号为：100KHz的占空比50％的6个方波。启动光信号为：时钟同步信号以及初始选频序列11110000。

发射端和接收端通信时首先进行收发同步，收发同步的方法为：

在发射端，由发射控制器1给编码器2发出同步启动指令，编码器2驱动第1路通信线路的LED发送一段启动光信号，第2路、第3路、第4路不发送光信号。并向发射时钟发出驱动时钟指令，确定发射端发送光信号的速度。启动光信号中，包括了时钟同步信号和采用的初始选频序列，用于确定光信号的发送的速度和发射端将采用的初始的4个光发射天线。启动光信号为：100KHz的占空比50％的6个方波的时钟同步信号以及初始选频序列11110000。发射端根据发射时钟11的时钟信号，由驱动器5驱动光发射天线发射光信号。

在接收端，由于第1路通信线路的光信号通带包含了剩余的7个光接收天线的光通带，所以8个光接收天线都可接收到这一启动光信号。接收端由第1路通信线路、判决器8和解码器9识别出启动光信号，由接收时钟12为判决器8提供接收时钟12可以达到的最快的时钟，用于采样判决的时钟；并将启动光信号输出到接收控制器，从而确定光信号的速度为100HKz、接收端开始接收正式数据的光信号的初始的选频序列11100000。

发射端和接收端进行收发同步后，发射端的工作原理及步骤如下：

TX1、发射控制器1从外部设备获得数据0x1b5f60e92，将数据按字节分组，不足8位的用0不足，即分成：0x1b、0x5f、0x60、0xe9、0x20。同时，给编码器2输出补位指令，给选频器3发出选频指令，给发射时钟11发送驱动时钟指令。

TX2、编码器2根据发射控制器1输入的每一个字节的8位二进制数和补位指令，对照表1、表2、表3，对每个字节的高低位进行分组、编码，并输出。选频器3接收到选频指令后，根据选频序列，在8个光发射天线中选通第1个光发射天线为第1路通信线路和剩余的7个光发射天线中的任意三个光发射天线作为通信的第2路、第3路、第4路通信线路。对于要发送的5个数据：0x1b、0x5f、0x60、0xe9、0x20，每发送1个就变换一次选频序列。编码器将每个字节从高位到低位，每次一位输出到驱动器。

TX3、驱动器5根据步骤TX2中编码器2的逐个输出的一组4个4位二进制数的‘1’和‘0’信号，以及选频器3选择的4路通信线路，驱动选频器3选通的4路通信线路上的光发射天线的LED亮和灭,用LED亮表示‘1’，LED灭表示‘0’。其中，S1列的数值用于驱动第1路通信线路上的LED亮和灭，S2列、S3列、S4列三列的数值，则分别用于驱动第2路、第3路、第4路上的LED亮和灭。

TX4、4路通信线路LED发出的亮灭变化的光信号，经过各自通信线路上的发射滤镜过滤后，成为在某个通带内的光信号发送出去。

接收端的工作原理及步骤：

RX1、接收控制器10接收到启动光信号后，给接收时钟12提供判决时钟指令，给分频器6输出分频指令。从而确定光信号的速度以及接收端开始接收正式数据的光信号时应采用初始的选频序列。

RX2、分频器6，根据选频序列，在8个光接收天线中选择第1个光接收天线为第1路通信线路和剩余的7个光接收天线中的任意4个光接收天线作为通信的第2路、第3路、第4路通信线路。使得接收端选用的光接收天线所覆盖的光波长范围与光发射天线的一一对应，接收端的第1路、第2路、第3路、第4路通信线路能分别接收到发射端的第1路、第2路、第3路、第4路通信线路发送的光信号。

RX3、4路通信线路上的4个光接收天线的接收滤镜，分别对接收到的光信号进行过滤，过滤后成为在某个通带内的光信号。

RX4、4个通信线路上的光电接收器，接收经过接收滤镜过滤后的光信号，并转换为模拟电信号输出。

RX5、判决器8将接收光电接收器输出的模拟电信号，转换为二值化的数字信号输出，如表1、表2、表3中R1'列、R2'列、R3'列、R4'列中对应行的一组4个4位二进制数。

RX6、解码器9将判决器8输出的数字信号还原成一组4个4位二进制数，并对照表1、表2或表3，将该4个4位二进制数解码成一个4位二进制数，将由判决器8先后输出并还原和解码得到的2组4位二进制数，合并成一个字节，在将这个字节的二进制数输出到接收控制器10。

RX7、接收控制器10将解码器9的输出还原成原数据，并输出到外部设备。

Claims (1)

1.一种可见光照度预均衡通信信道编解码方法，其特征在于具体步骤为：

(1)建立一种可见光多选3+1路混合光通信收发装置，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、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；

发射控制器分别与编码器、选频器、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；

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；

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；

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；

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；

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；

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；

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；

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为：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3中的每一行的S1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LED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，先后输出这2组4位二进制数所对应的S1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；

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；

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，以及选频器选择的4路通信线路，用这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，以LED亮度不同的两种状态分别表示“1”和“0”，发送光信号；

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，将这个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4路通信线路在发射端的4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；

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三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；

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，对于每个光接收天线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R1列、R2列、R3列、R4列的4个数值，其中第1路通信线路的判决器输出，对应R1列，第2路通信线路的判决器输出，对应R2列，第3路通信线路的判决器输出，对应R3列，第4路通信线路的判决器输出，对应R4列；再将这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，再将这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；

解码器的字节合并方法为：HW1、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；HW2、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，将当前一组数解码得到的4位二进制数作为低四位，合并为一个字节的二进制数，并向接收控制器发出补位还原指令；HW3、如果在进行了HW1的合并后还原得到的一组4个4位数为编解码规则表3中的数，则向接收控制器发出补位还原指令；HW4、如果前后还原得到的两组4个4位数，同时为编解码规则表1、编解码规则表2、编解码规则表3中同一个表的数，则说明接收到的数据有误，并向接收控制器发出报错信息；HW5、如果当前还原得到的一组4个4位数都不为编解码规则表1、编解码规则表2、编解码规则表3中的任何一组数，则说明接收到的数据有误，并向接收控制器发出报错信息；

接收控制器，用于将解码器的输出还原成原数据，给接收时钟提供判决时钟指令，根据补位还原指令，确定数据已经接收完毕，并从最后一个分组中提取出有效数据，将接收并还原出的原数据输出到外部设备，给分频器输出分频指令；

补位还原指令，用于说明数据接收完毕以及最后一个分组有多少位是补位；

判决时钟指令，用于确定判决器采样判决输出数字信号的判决时钟；

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、第4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；

(2)将步骤(1)建立的装置的编码器和解码器进行编解码，所采用的编解码规则详见表1、表2和表3；表格的第一行为各列的列号,第一列为各行的行号；

表1编解码规则表1

表2编解码规则表2

表3编解码规则表3

表1和表2中，Hex列为一组16进制数，Bin列为与Hex列所对应的4位二进制数；编码器将Bin列的每个4位二进制数编码成表格相应行的S1列、S2列、S3列、S4列的4个4位二进制数，S1列、S2列、S3列、S4列四列的数值分别用作驱动器驱动4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、S4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、第4路通信线路上的三个光发射天线的LED；

R1列、R2列、R3列、R4列的四列的数值分别为接收端的分频器选择的4路通信线路上的4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，R4列为第4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、第4路的4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；R4列为第1路和第4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；

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、第3路、第4路的光信号通带，且与第1路的光信号通带有除了第2路、第3路、第4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、第4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、第4路的光信号通带；

R4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4路，且不包含第2路、第3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、R4列四列的值则分别依次对应为R1'列、R2'列、R3'列、R4'列四列中的值；

表3中各行的BB列表示在编码器划分的高4位或者低4位的一个4位二进制数中，有效的数据后用0补位的数量；第33行表示前一个发送或者接收到的4位二进制数，有效数字有1位，补0数量为3，第34行表示前一个发送或者接收到的4位二进制数，有效数字有2位，补0数量为2，第35行表示前一个发送或者接收到的4位二进制数，有效数字有3位，补0数量为1，第36行表示前一个发送或者接收到的4位二进制数，有效数字有0位，补0数量为4；

表3中，S1列、S2列、S3列、S4列、R1列、R2列、R3列、R4列、R1'列、R2'列、R3'列、R4'列这12列的作用和意义，与表1、表2一致；

(3)步骤(1)建立的装置的发射端和接收端通信时首先需要进行收发同步，收发同步的方法为：

在发射端，由发射控制器给编码器发出同步启动指令，编码器驱动第1路通信线路的LED发送一段启动光信号，第2路、第3路、第4路不发送光信号；并向发射时钟发出驱动时钟指令，确定发射端发送光信号的速度；启动光信号中，包括了时钟同步信号和采用的初始选频序列，用于确定光信号的发送的速度和发射端将采用的初始的4个光发射天线；

在接收端，由于第1路通信线路的光信号通带包含了剩余的n-1个光接收天线的光通带，所以n个光接收天线都可以接收到这一启动光信号；接收端由第1路通信线路、判决器和解码器识别出启动光信号，由接收时钟为判决器提供接收时钟可以达到的最快的时钟，用作采样判决的时钟；并将启动光信号输出到接收控制器，从而确定光信号的速度以及接收端开始接收正式数据的光信号时应采用的初始选频序列；

发射端和接收端同步后，进行正式的数据收发，数据收发的原理及步骤如下：

发射端的工作原理及步骤：

TX1、发射控制器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不足8位二进制的数据，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；

TX2、编码器根据发射控制器输入的每一个字节的8位二进制数和补位指令，进行分组、编码，并输出；选频器接收到选频指令后，根据选频序列，在n个光发射天线中选通第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、第4路通信线路；

TX3、驱动器根据编码器每次输出的4个4位二进制数的‘1’和‘0’信号，以及选频器选择的4路通信线路，驱动选频器选择的4路通信线路上的光发射天线的用LED亮度不同的两种状态分别表示“1”和“0”；其中，S1列的数值用于驱动第1路通信线路上的LED，S2列、S3列、S4列三列的数值，则分别用于驱动第2路、第3路、第4路上的LED；

TX4、4路通信线路的LED发出的亮度变化的光信号，经过各自通信线路上的发射滤镜过滤后，成为在某个通带内的光信号发送出去；

接收端的工作原理及步骤：

RX1、接收控制器接收到启动光信号后，给接收时钟提供判决时钟指令，给分频器输出分频指令；确定光信号的速度以及接收端开始接收正式数据的光信号时应采用的初始选频序列；

RX2、分频器根据分频指令确定选频序列，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三个光接收天线作为通信的第2路、第3路、第4路通信线路；

RX3、4路通信线路上的4个光接收天线的接收滤镜，分别对接收到的光信号进行过滤，过滤后成为在某个通带内的光信号；

RX4、4路通信线路上的光电接收器，接收经过接收滤镜过滤后的光信号，并转换为模拟电信号输出；

RX5、判决器将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；

RX6、解码器将判决器输出的数字信号还原成一组4个4位数，并对照表1、表2或表3，将这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解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，在将这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；

RX7、接收控制器将解码器的输出还原成原数据，并输出到外部设备。