CN105471513A - 无线信号的自适应接收方法、装置及系统 - Google Patents

无线信号的自适应接收方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无线信号的自适应接收方法、装置及系统，该接收方法的特点是：检测该电信号，记录并存储该电信号的各电平的持续时间；根据各电平的持续时间确定一判决时间间隔，该判决时间间隔用以确定该电信号的各电信号组之间的间隔电平的位置；比较各电平的持续时间与该判决时间间隔以识别各电信号组，当电平的持续时间小于该判决时间间隔时，判断为该组内时间间隔并记录电信号组的数据，当电平的持续时间大于或等于该判决时间间隔时，判断为该组间时间间隔并确认电信号组结束。

Description

无线信号的自适应接收方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其是涉及一种无线信号的自适应接收方法、装置及系统。
背景技术
无线光通信是一种在发光二极管(LED)技术上发展起来的新兴的、短距离高速无线光通信技术。无线光通信的基本原理就是利用LED灯比荧光灯和白炽灯切换速度快的特点，通过LED光源的高频率闪烁来进行通信。简单来说，有光代表二进制1，无光代表二进制0。包含了数字信息的高速光信号经过光电转换即可获得信息。无线光通信技术因为其数据不易被干扰和捕获，光通信设备制作简单且不宜损坏或消磁，可以用来制作无线光加密钥匙。与微波技术相比，无线光通信有相当丰富的频谱资源，这是一般微波通信和无线通信无法比拟的；同时无线光通信可以适用任何通信协议、适用于任何环境；在安全性方面，无线光通信相比传统的磁性材料，无需担心消磁问题，更不必担心通信内容被人窃取；无线光通信的设备架设灵活便捷，且成本低廉，适合大规模普及应用。
随着无线光通信的快速推广，已经提出了利用便携式电子设备，如手机的LED灯发送无线光信号的技术。便携式电子设备中，LED灯开关时开或关的持续时间会出现随机变化，但该持续时间可以控制在一定范围内。因此，可以通过特别设置的编码方式，实现终端的LED灯发送表征数据信息的无线光信号。
无线光通信在各个领域都有广泛的应用前景。目前较为成熟的应用为门禁系统。中国专利申请CN102682505披露了一种将LED无线光通信技术应用于门禁身份认证的方法，中国专利申请CN102693567给出了这种门禁系统的通信的编解码方法。
但是一方面，便携式电子设备LED灯发出的光信号的亮、暗持续时间会出现随机变化，使得光信号的识别率较低；另一方面，不同电子设备的LED灯的频闪特性是不同的，而在光的接收端设置的接收参数为了能够适应发送端而做了较大程度的放宽，这使得一些频闪特性较佳的便携式电子设备为了适应这一接收参数而降低其性能，即便如此，仍存在与这一参数不匹配的便携式电子设备，其信号识别率仍较低；还有，当LED灯发送的光信号的参数发生变化时，接收端需要进行升级，这使得系统升级维护变得很复杂。
发明内容
本发明提供一种无线信号的自适应方法、装置及系统，解决现有技术存在的问题。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种无线光信号的自适应接收方法，包括以下步骤：
接收无线信号并转换为电信号，该电信号包括多个电信号组，各电信号组内的电平的持续时间为组内时间间隔，相邻电信号组之间具有间隔电平，该间隔电平的持续时间为组间时间间隔；
检测该电信号，记录并存储该电信号的各电平的持续时间；
根据各电平的持续时间确定一判决时间间隔，该判决时间间隔用以确定该电信号的各电信号组之间的间隔电平的位置；
比较各电平的持续时间与该判决时间间隔以识别各电信号组；
将接收到的各电信号组转换为数据组；以及
将多个数据组组合成数据。
在本发明的一实施例中，每一电信号组以一种电平的个数来代表一个或多个比特的数据。
在本发明的一实施例中，该组内时间间隔小于该组间时间间隔，当电平的持续时间小于等于该判决时间间隔时，判断为该组内时间间隔并记录电信号组的数据，当电平的持续时间大于或等于该判决时间间隔时，判断为该组间时间间隔并确认电信号组结束。
在本发明的一实施例中，该组内时间间隔大于该组间时间间隔，当电平的持续时间大于等于该判决时间间隔时，判断为该组内时间间隔并记录电信号组的数据，当电平的持续时间小于或等于该判决时间间隔时，判断为该组间时间间隔并确认电信号组结束。
在本发明的一实施例中，该电信号组包括不同状态的电平代表的比特数据。
在本发明的一实施例中，该电信号组包括一种以电平的个数来代表一个或多个比特的数据。
在本发明的一实施例中，该电信号组包括以多种电平的组合来代表一个或多个比特的数据。
在本发明的一实施例中，该电信号组包括以电平的跳变次数来代表一个或多个比特的数据。
在本发明的一实施例中，该电信号组包括以电平的个数、多种电平的组合和电平的跳变次数中的至少两种的组合代表一个或多个比特的数据。
在本发明的一实施例中，该间隔电平与该电信号组内的电平不同。
在本发明的一实施例中，该间隔电平与该电信号组内的至少一种电平相同。
在本发明的一实施例中，该间隔电平包括高电平、低电平
在本发明的一实施例中，还包括当电平的持续时间大于或等于预设的结束时间间隔时，判断电信号结束。
在本发明的一实施例中，根据各电平的持续时间确定一判决时间间隔的步骤包括：
对于具有N个电信号组的电信号，读取出各电平的N-1个最长的持续时间，再将判决时间间隔设置为等于或小于该N-1个最长持续时间中最小的持续时间，N为大于1的自然数。
在本发明的一实施例中，根据各电平的持续时间确定一判决时间间隔的步骤包括：
对于具有N个电信号组的电信号，读取出各电平的N-1个最短的持续时间，再将判决时间间隔设置为等于或大于该N-1个最短持续时间中最大的持续时间，N为大于1的自然数。
在本发明的一实施例中，该无线信号为光信号或声波信号，该光信号包括红外光信号、可见光信号和紫外光信号，该声波信号包括次声波信号、可听波信号和超声波信号。
本发明为解决上述技术问题而采用的另一技术方案是提出一种无线信号的自适应接收装置，包括：
用于接收无线信号并转换为电信号的模块，其中该电信号包括多个电信号组，各电信号组内的电平的持续时间为组内时间间隔，相邻电信号组之间具有间隔电平，该间隔电平的持续时间为组间时间间隔；
用于检测该电信号，记录并存储该电信号的各电平的持续时间的模块；
用于根据各电平的持续时间确定一判决时间间隔的模块，该判决时间间隔用以确定该电信号的各电信号组之间的间隔电平的位置；
用于比较各电平的持续时间与该判决时间间隔以识别各电信号组的模块；
用于将接收到的各电信号组转换为数据组的模块；以及
用于将多个数据组组合成数据的模块。
在本发明的一实施例中，当电平的持续时间小于该判决时间间隔时，判断为该组内时间间隔并记录电信号组的数据，当电平的持续时间大于或等于该判决时间间隔时，判断为该组间时间间隔并确认电信号组结束。
在本发明的一实施例中，当电平的持续时间大于该判决时间间隔时，判断为该组内时间间隔并记录电信号组的数据，当电平的持续时间小于或等于该判决时间间隔时，判断为该组间时间间隔并确认电信号组结束。
在本发明的一实施例中，该电信号组包括不同状态的电平代表的比特数据。
在本发明的一实施例中，该电信号组包括以一种电平的个数来代表一个或多个比特的数据。
在本发明的一实施例中，该电信号组包括以两种以上电平的组合来代表一个或多个比特的数据。
在本发明的一实施例中，该电信号组包括以电平的跳变次数来代表一个或多个比特的数据。
在本发明的一实施例中，该电信号组包括以电平的个数、多种电平的组合和电平的跳变次数中的至少两种的组合代表一个或多个比特的数据。
在本发明的一实施例中，该间隔电平与该电信号组内的电平不同
在本发明的一实施例中，该间隔电平与该电信号组内的至少一种电平相同。
在本发明的一实施例中，该间隔电平包括高电平、低电平至少其中之一。
在本发明的一实施例中，还包括用于当电平的持续时间大于或等于预设的结束时间间隔时，判断电信号结束的模块。
在本发明的一实施例中，该用于根据各电平的持续时间确定一判决时间间隔的模块是对于具有N个电信号组的电信号，读取出间隔电平的N-1个最长的持续时间，再将判决时间间隔设置为等于或小于其中最小的持续时间。
在本发明的一实施例中，该用于根据各电平的持续时间确定一判决时间间隔的模块是对于具有N个电信号组的电信号，读取出间隔电平的N-1个最短的持续时间，再将判决时间间隔设置为等于或大于其中最大的持续时间。
本发明为解决上述技术问题而采用的另一技术方案是提出一种受控端，其特征在于，包括如上所述的一种无线信号的自适应接收装置。
本发明为解决上述技术问题而采用的另一技术方案是提出一种鉴权系统，所述鉴权系统包括如上所述的一种受控端。
本发明为解决上述技术问题而采用的另一技术方案是提出一种鉴权系统，包括如上所述的一种无线信号的自适应接收装置。
在本发明的一实施例中，每一电信号组以多种电平的组合来代表一个或多个比特的数据。
在本发明的一实施例中，每一电信号组以电平的跳变次数来代表一个或多个比特的数据。
在本发明的一实施例中，该间隔电平与该电信号组内的电平为不同种类。
在本发明的一实施例中，该间隔电平与该电信号组内的至少一种电平相同。
在本发明的一实施例中，该间隔电平包括高电平、低电平至少其中之一。
在本发明的一实施例中，上述方法还包括当电平的持续时间大于或等于预设的结束时间间隔时，判断电信号结束。
在本发明的一实施例中，根据各电平的持续时间确定一判决时间间隔的步骤包括：对于具有N个电信号组的电信号，读取出电平的N-1个最长的持续时间，再将判决时间间隔设置为等于或小于其中最小的持续时间，N为大于1的自然数。
在本发明的一实施例中，根据各电平的持续时间确定一判决时间间隔的步骤包括：对于具有N个电信号组的电信号，读取出N-1个间隔电平的持续时间，再将判决时间间隔设置为等于或小于其中最小的持续时间，N为大于1的自然数。
在本发明的一实施例中，无线信号可为光信号或声波信号，该光信号包括红外光信号、可见光信号和紫外光信号，该声波信号包括次声波信号、可听波信号和超声波信号。
本发明还提出一种无线信号的自适应接收装置，包括：
用于接收无线信号并转换为电信号的模块，其中该电信号包括多个电信号组，各电信号组内的电平的持续时间为组内时间间隔，相邻电信号组之间具有间隔电平，该间隔电平的持续时间为组间时间间隔，该组内时间间隔小于该组间时间间隔；
用于检测该电信号，记录并存储该电信号的各电平的持续时间的模块；
用于根据各电平的持续时间确定一判决时间间隔的模块，该判决时间间隔用以确定该电信号的各电信号组之间的组间时间间隔的位置；
用于比较各电平的持续时间与该判决时间间隔以识别各电信号组的模块，其中当电平的持续时间小于该判决时间间隔时，判断为该组内时间间隔并记录电信号组的数据，当电平的持续时间大于或等于该判决时间间隔时，判断为该组间时间间隔并确认电信号组结束；
用于将接收到的各电信号组转换为数据组的模块；以及
用于将多个数据组组合成数据的模块。
在本发明的一实施例中，每一电信号组以一种电平的个数来代表一个或多个比特的数据。
在本发明的一实施例中，每一电信号组以两种以上电平的组合来代表一个或多个比特的数据。
在本发明的一实施例中，每一电信号组以电平的跳变次数来代表一个或多个比特的数据。
在本发明的一实施例中，该间隔电平与该电信号组内的电平为不同种类。
在本发明的一实施例中，该间隔电平与该电信号组内的至少一种电平相同。
在本发明的一实施例中，该间隔电平包括高电平、低电平至少其中之一。
在本发明的一实施例中，上述装置还包括用于当电平的持续时间大于或等于预设的结束时间间隔时，判断电信号结束的模块。
在本发明的一实施例中，该用于根据各电平的持续时间确定一判决时间间隔的模块是对于具有N个电信号组的电信号，读取出电平的N-1个最长的持续时间，再将判决时间间隔设置为等于或小于其中最小的持续时间，N为大于1的自然数。
本发明还提出一种受控端，包括如上所述的一种无线信号的自适应接收装置。
本发明还提出一种鉴权系统，包括如上述的一种受控端。
本发明还提出一种鉴权系统，包括如上所述的一种无线信号的自适应接收装置。
本发明由于采用以上技术方案，可以根据接收到的无线信号，自适应设置接收端的判决时间间隔，实现无线信号的接收。通过该方法可以实现大部分发送端的LED灯发送的光信号的自适应接收。而且当发送端的光信号的参数改变时，接收端不需要进行升级。此外，还可以提高光信号的识别率。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：
图1示出本发明一实施例的可见光通信系统框图。
图2示出根据本发明第一实施例的光信号发送流程图。
图3示出本发明第一实施例的光信号自适应接收方法流程图。
图4示出本发明第一实施例的光通信的示例性编码电信号。
图5示出根据本发明第二实施例的光通信的发送流程图。
图6示出本发明第二实施例的光通信的自适应接收方法流程图。
图7示出本发明第二实施例的光通信的示例性编码电信号。
图8示出根据本发明第三实施例的光通信的发送流程图。
图9示出本发明第三实施例的光通信的自适应接收方法流程图。
图10示出本发明第三实施例的光通信的示例性编码电信号。
具体实施方式
概要地说，本发明的实施例提供基于LED灯的光通信的自适应接收方法。
通过对便携式电子设备的LED灯的试验发现，LED灯的闪烁控制存在随机延迟。闪烁控制的延迟使得发送端和信号端之间的同步存在困难。按照常规的技术，以LED灯的高频率闪烁来进行通信，有光代表二进制1，无光代表二进制0。然而由于缺乏准确的同步，导致如果分别以有光、无光分别来代表二进制的1和0，会存在错误位接收。举例来说，当代表1位二进制0的无光状态的持续时间超出设定值后，额外的持续时间会被识别为另外1位二进制0。
一种分组编码的方式可望解决这一问题，即在编码时，可以将待发送的数据分成多个数据组，每一数据组包含一个或多个比特。然后将这些数据组转换为多个电信号组，每一电信号组以电平的跳变次数或电平个数来代表对应数据组的比特。相邻电信号组之间则以间隔电平表示间隔。电平的跳变可以仅包含低电平到高电平的跳变，或者仅包含低电平到高电平的跳变，还可以同时包含低电平到高电平的跳变和低电平到高电平的跳变。电信号组内表示一个比特的电平可以都是高电平，也可以都是低电平，而电信号组内的电平可以与之不同。
可预先设置各电信号组内的电平持续时间(在此称为组内时间间隔)及相邻电信号组间的电平持续时间(在此称为组间时间间隔)。组间时间间隔会大于组内时间间隔。这种大小关系会显著到让接收端能够无误地识别。
在接收端，当检测到的电平持续时间小于等于组间时间间隔但单元组内时间间隔时，判断电信号组还在持续；检测到的电平持续时间大于或等于组间时间间隔时，判断一个电信号组结束。
在这一方式中，各电信号组之间的隔开可以让连续比特位的识别仅发生在单个电信号组内，而在这较短的时间内，因随机延迟造成信号识别错误的几率将大为降低，因此这一方式提高了通信的可靠性。
需要注意的是，组间时间间隔尽管有其优点，但其设置耗费了额外的传输时间。尤其是，LED灯在控制组间时间间隔(即发出亮或暗信号)时也存在随机延迟，且不同LED灯的延迟特性不同。为了能够识别LED灯亮和暗的延时较长的终端发送的光信号，接收端的判决时间间隔就得增大到足够大，而原本LED亮和暗的延时较短的终端就得延长光信号的持续时间来满足这个判决时间间隔，使得光信号的发送时间变长。另一方面，当接收端的判决时间间隔设置好之后，若发送端发送的光信号的组间时间间隔改变了，就需要对接收端进行升级，重新设置接收端的判决时间间隔，这使得后期的升级维护较不方便。
根据本发明的实施例，在检测所接收的电信号时，记录并存储该电信号的电平的持续时间。根据各电平的持续时间自动确定一判决时间间隔，该判决时间间隔用以确定该电信号的各电信号组之间的间隔电平的位置。然后比较各电平的持续时间与该判决时间间隔以识别各电信号组，当电平的持续时间小于该判决时间间隔时，判断为电平为组内电平并记录电信号组的数据，当电平的持续时间大于或等于该判决时间间隔时，判断为电平为间隔电平并确认电信号组结束。
由此通过对判决时间间隔的自适应设置，接收端已经能够很好地适应各种发送端，而不必再设置固定的判决时间间隔，也不必再对判决时间间隔进行更新。
当然，在另一实施方式中，该组内时间间隔大于该组间时间间隔，当电平的持续时间大于等于该判决时间间隔时，判断为该组内时间间隔并记录电信号组的数据，当电平的持续时间小于或等于该判决时间间隔时，判断为该组间时间间隔并确认电信号组结束。
现在参考附图描述所要求保护的发明，在全部附图中使用相同的参考标号来指相同的部件或步骤。在以下描述中，为解释起见，披露了众多具体细节以提供对所要求保护的主题的全面理解。然而，显而易见的是，这些发明也可以不采用这些具体细节来实施。
第一实施例
本实施例的发送和接收过程可以在各种电子设备上实施。图1示出本发明一实施例的光通信系统框图，该通信系统100包括发送端101和接收端102。发送端101发送光信号至接收端102。发送端101可以实施为各种便携式电子设备。便携式电子设备的例子包括但不限于手机、平板电脑、专用的通信终端。
参见图2，是本发明根据第一实施例的光信号的发送流程图，该编码方法包括：
步骤201，将待发送的数据分成多个数据组，每一数据组包含一个或多个比特(bit)。这些待发送的数据可以是文本、图片、音频和/或视频。
步骤202，将该多个数据组转换为多个电信号组。该电信号组包括以电平的跳变次数来代表对应数据组的该一个或多个比特。
每组内的数据组以较短的电平持续时间(命名为组内时间间隔)分开，相邻两组之间以较长的电平持续时间(命名为组间时间间隔)分开，表示信号发送结束的时间间隔为结束时间间隔。分别设置组内时间间隔、组间时间间隔和结束时间间隔。例如，分别设置组内时间间隔为2ms，组间时间间隔为30ms。
在本实施例中，可以用电平的上升沿或者下降沿作为跳变的开始。
例如，一个电信号组内高(或低)电平的持续时间为2ms。每个电信号组有四个电平的跳变，包括低电平到高电平的跳变和高电平到低电平的跳变，每个电信号组表示2比特信息，四个电信号组组成一个字节。当一个电信号组中的从低电平到高电平和高电平到低电平的跳变次数为1时，代表信息00；当从低电平到高电平和高电平到低电平的跳变次数为2时，代表信息01；当从低电平到高电平和高电平到低电平的跳变次数为3时，代表信息10；当从低电平到高电平和高电平到低电平的跳变次数为4时，代表信息11。从低电平到高电平和高电平到低电平的跳变次数与其代表的信息之间的对应关系如表1所示。
表1
因此可以根据预先设置的上述对应关系表，确定信息单元所对应的电信号组的电平组合。
当然，每个电信号组可以表示1比特信息，这需要最多2次跳变。以此类推，每个电信号组可以表示3比特信息，这需要最多8次跳变。
从上表也可以看出，即使是比特值00，也会有一次电平跳变。
另外，相邻两个电信号组之间的间隔电平的持续时间大于电信号组内电平的持续时间，可设定为30ms。在此，间隔电平包括高电平和低电平。也就是说，相邻两个电信号组之间可以用高电平作为间隔，也可以用低电平作为间隔。可以看出，表征电信号组的间隔的间隔电平与表征电信号组内的数据的电平种类是相同的。
步骤203，对各个电信号组进行组合，获得一个电信号。
图4为一个示例性的编码电信号，其中示出比特值与电平之间的关系示意图，图中的四个电信号组分别有2次、4次、1次和3次电平的跳变，代表01、11、00和10，其中电平的跳变是指低电平到高电平和从高电平到低电平的跳变，相邻两个电信号组之间的高电平或低电平的持续时间是31ms，组合后的信号为一个字节，其二进制表示为01110010，对应的十六进制信号为0x72。
步骤204，将电信号转换为光信号形式发送。
在此，是以电信号控制发光二极管以光信号形式发送信息。
参见图3，是本发明第一实施例的光信号的接收方法流程图，该接收方法包括：
步骤301，接收光信号并转换为电信号。
在此，电信号是如前述发送的电信号。此电信号包括多个电信号组，各电信号组内的高电平和低电平的持续时间为组内时间间隔，相邻电信号组之间具有持续一定时间的高电平和低电平，其持续时间为组间时间间隔，该组内时间间隔小于该组间时间间隔。
在步骤302，检测电信号，记录并存储电信号的高电平和低电平的持续时间。
具体地说，当接收端102检测到从低电平到高电平和高电平到低电平的跳变时，开始计时，读取、计算、存储每段高电平和低电平的持续时间。
在步骤303，根据各电平的持续时间确定一判决时间间隔，该判决时间间隔用以确定该电信号的各电信号组之间的间隔电平的位置。
根据各电平的持续时间确定一判决时间间隔的方法是，对于具有N个电信号组的电信号，读取出电平的N-1个最长的持续时间，再将该判决时间间隔设置为等于或小于(通常略小于即可)其中最小的持续时间，其中N为大于1的自然数。
在本实施例中，由于电信号组之间的间隔电平与电信号组内的电平相同，因此为了确定判决时间间隔，需要比较所有电平的持续时间，找出电平的N-1个最长的持续时间，作为间隔电平的N-1个持续时间，从而确定判决时间间隔。
在步骤304，比较各电平的持续时间与该判决时间间隔以识别各电信号组，当电平的持续时间小于该判决时间间隔时，判断为该组内时间间隔并记录表征数据的电平的跳变次数，当电平的持续时间大于或等于该判决时间间隔时，判断为组间时间间隔并确认电信号组结束。
步骤305，当检测到的电平持续时间大于或等于结束时间间隔时，判断信号接收完毕。
在步骤306，将接收到的各电信号组转换为数据组。
在步骤307，将多个数据组组合成数据。
例如，将判决时间间隔和信号结束时间间隔分别设置为30和100ms，当检测到上升沿(或下降沿)时，开始计时，当检测到的高电平和低电平的持续时间小于30ms时，记录从低电平到高电平和高电平到低电平的跳变次数；当检测到的高电平和低电平的持续时间大于或等于30ms，且小于100ms时，认为是电信号组的结束；当检测到的高电平和低电平的持续时间大于或等于100ms时，认为信号接收完毕。
在另一情形下，高(或低)电平的持续时间大于或等于结束时间间隔也可能代表信号接收中断，重新开始检测信号。
在本实施例中，光信号可包括红外光信号、可见光信号和紫外光信号。
因此使用本实施例的方法来自适应设置判决时间间隔，一方面可以避免发送端设置一个通用的判决时间间隔，另一方面可以避免给接收端设置一个固定的判决时间间隔，规避了升级不便的风险。
第二实施例
本实施例的发送和接收过程可以在各种电子设备上实施。发送端可以实施为各种便携式电子设备。便携式电子设备的例子包括但不限于手机、平板电脑、专用的通信终端。
参见图5，是本发明根据第一实施例的光信号的发送流程图，该编码方法包括：
步骤501，将待发送的数据分成多个数据组，每一数据组包含一个或多个比特(bit)。这些待发送的数据可以是文本、图片、音频和/或视频。
步骤502，将该多个数据组转换为多个电信号组。该电信号组包括以一种电平的个数来代表对应数据组的该一个或多个比特。
在此，相邻电信号组之间具有间隔电平，该间隔电平的持续时间为组间时间间隔，各电信号组内的电平的持续时间组内时间间隔，组内时间间隔小于组间时间间隔。
例如，每一电信号组以高电平的个数来代表一个或多个比特，相邻电信号组之间具有以低电平表示的间隔。
例如，一个电信号组内电平的持续时间为2ms，每个电信号组最多有四个高电平，每个电信号组表示2bit信息，四个电信号组组成一个字节。当一个电信号组中的高电平个数为1时，代表信息00；当高电平的个数为2时，代表信息01；当高电平的个数为3时，代表信息10；当高电平的个数为4时，代表信息11。高电平个数与其代表的信息之间的对应关系如表2所示。
表2
高电平个数 1 2 3 4
信息(2bit) 00 01 10 11
当然，每个电信号组可以表示1比特信息，这需要最多2个高电平。以此类推，每个电信号组可以表示3比特信息，这需要最多8个高电平。
另外，相邻两个电信号组之间的间隔电平的持续时间大于电信号组内的电平的持续时间，可设定为30ms。在实施例中，间隔电平包括低电平。也就是说，相邻两个电信号组之间仅用低电平作为间隔。可以看出，表征电信号组的间隔的间隔电平与表征电信号组内的数据的其中一种电平是相同的。这使得对电平持续时间的检测仅限于低电平，减少检测的电平的范围。
步骤503，对各个电信号组进行组合，获得一个电信号。
图7为一个示例性的编码电信号，其中示出比特值与电平之间的关系示意图，图中的四个电信号组分别有2个、4个、1个和3个高电平，代表01、11、00和10，相邻两个电信号组之间的低电平的持续时间是30ms，组合后的信号为一个字节，其二进制表示为01110010，对应的十六进制信号为0x72。
步骤504，将电信号转换为光信号形式发送。
在此，是以电信号控制发光二极管以光信号形式发送信息。
参见图6，是本发明第二实施例的光信号的接收方法流程图，该接收方法包括：
步骤601，接收光信号并转换为电信号。
在此，电信号是如前述发送的电信号。此电信号包括多个电信号组，各电信号组内的高电平和低电平的持续时间为组内时间间隔，相邻电信号组之间具有低电平，低电平的持续时间为组间时间间隔，该组内时间间隔小于该组间时间间隔。
在步骤602，检测电信号，记录并存储电信号的高电平和低电平的持续时间。
具体地说，当接收端102检测到从低电平到高电平的跳变时，开始计时，读取、计算、存储每段高电平和低电平的持续时间。
在步骤603，根据各低电平的持续时间确定一判决时间间隔，该判决时间间隔用以确定该电信号的各电信号组之间的间隔电平的位置。
根据各电平的持续时间确定一判决时间间隔的方法是，对于具有N个电信号组的电信号，读取出低电平的N-1个最长的持续时间，再以再将该判决时间间隔设置为等于或小于(通常略小于即可)其中最小的持续时间，其中N为大于1的自然数。
在本实施例中，由于电信号组之间的间隔电平与电信号组内的电平只有一种相同，因此为了确定判决时间间隔，只需要比较低电平的持续时间，就能找出低电平的N-1个最长的持续时间，从而确定判决时间间隔。
在步骤604，比较各电平的持续时间与该判决时间间隔以识别各电信号组，当电平的持续时间小于该判决时间间隔时，判断为该组内时间间隔并记录表征数据的电平的跳变次数，当电平的持续时间大于该判决时间间隔时，判断为组间时间间隔并确认电信号组结束。
步骤605，当检测到的低电平持续时间大于结束时间间隔时，判断信号接收完毕。
在步骤606，将接收到的各电信号组转换为数据组。
在步骤607，将多个数据组组合成数据。
例如，将判决时间间隔和信号结束时间间隔分别设置为30和100ms，当检测到上升沿(或下降沿)时，开始计时，当检测到的高电平和低电平的持续时间小于30ms时，记录高电平的个数；当检测到的低电平的持续时间大于等于30ms，且小于100ms时，认为是电信号组的结束；当检测到的低电平的持续时间大于等于100ms时，认为信号接收完毕。
在另一情形下，高(或低)电平的持续时间大于结束时间间隔也可能代表信号接收中断，重新开始检测信号。
在本实施例中，光信号可包括红外光信号、可见光信号和紫外光信号。
因此使用本实施例的方法来自适应设置判决时间间隔，一方面可以避免发送端设置一个通用的判决时间间隔，另一方面可以避免给接收端设置一个固定的判决时间间隔，规避了升级不便的风险。
第三实施例
本实施例的发送和接收过程可以在各种电子设备上实施。发送端可以实施为各种便携式电子设备。便携式电子设备的例子包括但不限于手机、平板电脑、专用的通信终端。
参见图8，是本发明根据第三实施例的光信号的发送流程图，该编码方法包括：
步骤801，将待发送的数据分成多个数据组，每一数据组包含一个或多个比特(bit)。这些待发送的数据可以是文本、图片、音频和/或视频。
步骤802，将该多个数据组转换为多个电信号组。该电信号组包括以多种电平的组合来代表对应数据组的该一个或多个比特。
在此，相邻电信号组之间具有间隔电平，该间隔电平的持续时间为组间时间间隔，各电信号组内的电平的持续时间为组内时间间隔，组内时间间隔小于组间时间间隔。
在本实施例中，这些电信号组以三个电平，例如0、1V和2V表示。其中，设置第一电平，如0V为基准电平，用来表示相邻电信号组之间的间隔。其它两个电平，如1V和2V用以在电信号组中相互组合来代表2个比特。具体地说，在一个电信号组中，当电平从0V跳变到1V，又从1V跳变到0V时，代表信息00；当电平从0V跳变到2V，又从2V跳变到0V时，代表信息01；当电平从0V跳变到1V，又从1V跳变到2V，再从2V跳变到0时，代表信息10；当电平从0V跳变到2V，又从2V跳变到1V，再从1V跳变到0V时，代表信息11。不同电平的组合与其代表的信息之间的对应关系如表3所示。
表3
电平组合 1 2 12 21
信号(2bit) 00 01 10 11
每个电信号表示2bit信息，四个电信号组的信息组成一个字节。
因此可以根据预先设置的上述对应关系表，确定信息单元所对应的电信号组的电平组合。
上述三个电平可以自由指定其中之一为第一电平；三个电平的具体值也可以灵活设定，例如设定为1V、2V和3V等。上述电平组合代表的具体信息也可以灵活设定，例如电平组合1表示信息01，电平组合2表示信息00，电平组合12表示信息10，电平组合21表示信息11等。
另外，相邻两个电信号组之间的间隔电平的持续时间大于电信号组内的电平的持续时间，可设定为30ms。在实施例中，间隔电平包括基准电平。也就是说，相邻两个电信号组之间仅用基准电平作为间隔。可以看出，表征电信号组的间隔的间隔电平与表征电信号组内的数据的其中一种电平是相同的。但是可以理解，也可以额外为间隔电平设置一种不同于电信号组内的电平的其它电平，其好处是便于识别该间隔电平。
步骤803，对各个电信号组进行组合，获得一个电信号。
如图10所示为信号与电平之间的关系示意图，图中的四组信号分别代表01、11、00和10，相邻两组信号之间以0V电平区分，组合后的信号为一个字节，其二进制表示为01110010。
步骤804，将电信号转换为光信号形式发送。
在此，是以电信号控制发光二极管以光信号形式发送信息。
参见图9，是本发明第三实施例的光信号的接收方法流程图，该接收方法包括：
步骤901，接收光信号并转换为电信号。
在此，电信号是如前述发送的电信号。此电信号包括多个电信号组，各电信号组内的高电平和低电平的持续时间为组内时间间隔，相邻电信号组之间具有以持续一定时间的低电平表示的组间时间间隔，该组内时间间隔小于该组间时间间隔。
在步骤902，检测电信号，记录并存储电信号的各种电平的持续时间。
具体地说，当接收端102检测到电平的跳变时，开始计时，读取、计算、存储每段各种电平的持续时间。
在步骤603，根据各基准电平的持续时间确定一判决时间间隔，该判决时间间隔用以确定该电信号的各电信号组之间的间隔电平的位置。
根据各电平的持续时间确定一判决时间间隔的方法是，对于具有N个电信号组的电信号，读取出基准电平的N-1个最长的持续时间，再以再将该判决时间间隔该判决时间间隔设置为等于或小于(通常略小于即可)其中最小的持续时间，其中N为大于1的自然数。
在本实施例中，由于电信号组之间的间隔电平与电信号组内的电平只有一种相同，因此为了确定判决时间间隔，只需要比较基准电平的持续时间，就能找出基准电平的N-1个最长的持续时间，从而确定判决时间间隔。
如果间隔电平与电信号组内的电平都不同，只需要找出N-1个间隔电平，再将该判决时间间隔设置为等于或小于(通常略小于即可)N-1个间隔电平中最小的持续时间。
在步骤604，比较各电平的持续时间与该判决时间间隔以识别各电信号组，当电平的持续时间小于该判决时间间隔时，判断为该组内时间间隔并记录表征数据的电平的跳变次数，当电平的持续时间大于或等于该判决时间间隔时，判断为组间时间间隔并确认电信号组结束。
步骤605，当检测到的基准电平持续时间大于结束时间间隔时，判断信号接收完毕。
在步骤606，将接收到的各电信号组转换为数据组。
在步骤607，将多个数据组组合成数据。
例如，将判决时间间隔和信号结束时间间隔分别设置为30和100ms，当检测到上升沿(或下降沿)时，开始计时，当检测到的电平的持续时间小于30ms时，记录各种电平的组合；当检测到的基准电平的持续时间大于等于30ms，且小于100ms时，认为是电信号组的结束；当检测到的基准电平的持续时间大于等于100ms时，认为信号接收完毕。
在另一情形下，基准电平的持续时间大于结束时间间隔也可能代表信号接收中断，重新开始检测信号。
因此使用本实施例的方法来自适应设置判决时间间隔，一方面可以避免发送端设置一个通用的判决时间间隔，另一方面可以避免给接收端设置一个固定的判决时间间隔，规避了升级不便的风险。
在本实施例中，光信号可包括红外光信号、可见光信号和紫外光信号。
在本发明其他实施方式中，该电信号组包括以电平的个数、多种电平的组合和电平的跳变次数中的至少两种的组合代表一个或多个比特的数据。
本发明还提出一种光信号的自适应接收装置，包括：
用于接收光信号并转换为电信号的模块，其中该电信号包括多个电信号组，各电信号组内的电平的持续时间为组内时间间隔，相邻电信号组之间具有间隔电平，该间隔电平的持续时间为组间时间间隔，该组内时间间隔小于该组间时间间隔；
用于检测该电信号，记录并存储该电信号的各电平的持续时间的模块；
用于根据各电平的持续时间确定一判决时间间隔的模块，该判决时间间隔用以确定该电信号的各电信号组之间的间隔电平的位置；
用于比较各电平的持续时间与该判决时间间隔以识别各电信号组的模块，其中当电平的持续时间小于该判决时间间隔时，判断为该组内时间间隔并记录电信号组的数据，当电平的持续时间大于或等于该判决时间间隔时，判断为该组间时间间隔并确认电信号组结束；
用于将接收到的各电信号组转换为数据组的模块；以及
用于将多个数据组组合成数据的模块。
在上述装置中，该电信号组包括以一种电平的个数来代表一个或多个比特的数据。
在上述装置中，该电信号组包括以两种以上电平的组合来代表一个或多个比特的数据。
在上述装置中，该电信号组包括以电平的跳变次数来代表一个或多个比特的数据。
在上述装置中，该间隔电平与该电信号组内的电平不同。
在上述装置中，该间隔电平与该电信号组内的至少一种电平相同。
在上述装置中，该间隔电平包括高电平、低电平。
上述装置还包括用于当电平的持续时间大于或等于预设的结束时间间隔时，判断电信号结束的模块。
在上述装置中，该用于根据各电平的持续时间确定一判决时间间隔的模块是对于具有N个电信号组的电信号，读取出电平的N-1个最长的持续时间，再将该判决时间间隔该判决时间间隔设置为等于或小于(通常略小于即可)其中最小的持续时间。
本发明还提出一种受控端，包括如上所述的一种光信号的自适应接收装置。
本发明还提出一种鉴权系统，包括如上述的一种受控端。
本发明还提出一种鉴权系统，包括如上所述的一种光信号的自适应接收装置。
本发明所提出的一种光信号的自适应接收方法、装置和系统，可以根据接收到的光信号，自适应设置接收端的参数，实现光信号的接收。通过该方法可以实现大部分发送端的LED灯发送的光信号的自适应接收。当发送端的光信号的参数改变时，接收端不需要进行升级，此外还可以提高可见光信号的识别率。
虽然上面的实施例是以光信号为描述本发明，但是可以理解，本发明还可以用声波信号实施，声波信号可以是次声波信号、可听波信号和超声波信号。因此，本发明的实施例可以实施于各种无线信号，例如前述的光信号和声波信号。
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (32)

1.一种无线信号的自适应接收方法，包括以下步骤：
接收无线信号并转换为电信号，该电信号包括多个电信号组，各电信号组内的电平的持续时间为组内时间间隔，相邻电信号组之间具有间隔电平，该间隔电平的持续时间为组间时间间隔；
检测该电信号，记录并存储该电信号的各电平的持续时间；
根据各电平的持续时间确定一判决时间间隔，该判决时间间隔用以确定该电信号的各电信号组之间的间隔电平的位置；
比较各电平的持续时间与该判决时间间隔以识别各电信号组；
将接收到的各电信号组转换为数据组；以及
将多个数据组组合成数据。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该组内时间间隔小于该组间时间间隔，当电平的持续时间小于等于该判决时间间隔时，判断为该组内时间间隔并记录电信号组的数据，当电平的持续时间大于或等于该判决时间间隔时，判断为该组间时间间隔并确认电信号组结束。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该组内时间间隔大于该组间时间间隔，当电平的持续时间大于等于该判决时间间隔时，判断为该组内时间间隔并记录电信号组的数据，当电平的持续时间小于或等于该判决时间间隔时，判断为该组间时间间隔并确认电信号组结束。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该电信号组包括不同状态的电平代表的比特数据。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该电信号组包括一种以电平的个数来代表一个或多个比特的数据。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该电信号组包括以多种电平的组合来代表一个或多个比特的数据。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该电信号组包括以电平的跳变次数来代表一个或多个比特的数据。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该电信号组包括以电平的个数、多种电平的组合和电平的跳变次数中的至少两种的组合代表一个或多个比特的数据。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该间隔电平与该电信号组内的电平不同。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该间隔电平与该电信号组内的至少一种电平相同。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该间隔电平包括高电平、低电平。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括当电平的持续时间大于或等于预设的结束时间间隔时，判断电信号结束。
13.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据各电平的持续时间确定一判决时间间隔的步骤包括：
对于具有N个电信号组的电信号，读取出各电平的N-1个最长的持续时间，再将判决时间间隔设置为等于或小于该N-1个最长持续时间中最小的持续时间，N为大于1的自然数。
14.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据各电平的持续时间确定一判决时间间隔的步骤包括：
对于具有N个电信号组的电信号，读取出各电平的N-1个最短的持续时间，再将判决时间间隔设置为等于或大于该N-1个最短持续时间中最大的持续时间，N为大于1的自然数。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该无线信号为光信号或声波信号，该光信号包括红外光信号、可见光信号和紫外光信号，该声波信号包括次声波信号、可听波信号和超声波信号。
16.一种无线信号的自适应接收装置，包括：
用于接收无线信号并转换为电信号的模块，其中该电信号包括多个电信号组，各电信号组内的电平的持续时间为组内时间间隔，相邻电信号组之间具有间隔电平，该间隔电平的持续时间为组间时间间隔；
用于检测该电信号，记录并存储该电信号的各电平的持续时间的模块；
用于根据各电平的持续时间确定一判决时间间隔的模块，该判决时间间隔用以确定该电信号的各电信号组之间的间隔电平的位置；
用于比较各电平的持续时间与该判决时间间隔以识别各电信号组的模块；
用于将接收到的各电信号组转换为数据组的模块；以及
用于将多个数据组组合成数据的模块。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，当电平的持续时间小于该判决时间间隔时，判断为该组内时间间隔并记录电信号组的数据，当电平的持续时间大于或等于该判决时间间隔时，判断为该组间时间间隔并确认电信号组结束。
18.如权利要求16所述的装置，其特征在于，当电平的持续时间大于该判决时间间隔时，判断为该组内时间间隔并记录电信号组的数据，当电平的持续时间小于或等于该判决时间间隔时，判断为该组间时间间隔并确认电信号组结束。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，该电信号组包括不同状态的电平代表的比特数据。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，该电信号组包括以一种电平的个数来代表一个或多个比特的数据。
21.如权利要求19所述的装置，其特征在于，该电信号组包括以两种以上电平的组合来代表一个或多个比特的数据。
22.如权利要求19所述的装置，其特征在于，该电信号组包括以电平的跳变次数来代表一个或多个比特的数据。
23.如权利要求19所述的方法，其特征在于，该电信号组包括以电平的个数、多种电平的组合和电平的跳变次数中的至少两种的组合代表一个或多个比特的数据。
24.如权利要求16所述的装置，其特征在于，该间隔电平与该电信号组内的电平不同。
25.如权利要求16所述的装置，其特征在于，该间隔电平与该电信号组内的至少一种电平相同。
26.如权利要求16所述的装置，其特征在于，该间隔电平包括高电平、低电平至少其中之一。
27.如权利要求16所述的装置，其特征在于，还包括用于当电平的持续时间大于或等于预设的结束时间间隔时，判断电信号结束的模块。
28.如权利要求17所述的装置，其特征在于，该用于根据各电平的持续时间确定一判决时间间隔的模块是对于具有N个电信号组的电信号，读取出间隔电平的N-1个最长的持续时间，再将判决时间间隔设置为等于或小于其中最小的持续时间。
29.如权利要求18所述的装置，其特征在于，该用于根据各电平的持续时间确定一判决时间间隔的模块是对于具有N个电信号组的电信号，读取出间隔电平的N-1个最短的持续时间，再将判决时间间隔设置为等于或大于其中最大的持续时间。
30.一种受控端，其特征在于，包括如权利要求16至29任一项所述的一种无线信号的自适应接收装置。
31.一种鉴权系统，其特征在于，所述鉴权系统包括如权利要求30所述的一种受控端。
32.一种鉴权系统，其特征在于，包括如权利要求16-29任一项所述的一种无线信号的自适应接收装置。
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