CN106452586B - 利用液晶显示装置背光实现可以光通信的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例中提供的利用液晶显示装置背光源实现可见光通信中的数据调制方法及装置、及液晶显示装置，其中，通过将原始数据按特定的解码方式转换为占空比为定值的二值码数码的调制数据，进而将所述调制数据加载至LED背光的调光信号中，进而利用灵敏度很高的光敏二极管接收所述包含调制数据的调光信号，按对应的解码方式对所述调制数据进行解码，进而获取所述原始数据。因此，本申请在保证背光源亮度稳定的情况下，实现了可见光通信领域中利用LED背光完成信息传输的方式。

Description

利用液晶显示装置背光实现可以光通信的方法及装置

技术领域

本发明涉及可见光通信领域，尤其涉及一种利用液晶显示装置背光实现可以光通信的方法及装置。

技术背景

可见光通信由于其数据不易被干扰及获取，其技术正在快速发展。可见光通信是一种利用可见光波段的光作为数据传递的载体，无需光纤等有线信道的传输介质，在空气中直接传输光信号的通信方式。可见光通信的基本原理是利用发光二极管(LED)比荧光灯和白炽灯切换速度快的特点，通过LED光源的高频率闪烁实现通信功能，其中，有光用逻辑“1”表示；无光用逻辑“0”表示，发出高速光信号，进而通过光电转换获得信息。与微波技术相比，可见光通信技术有更加丰富的频谱资源；同时可见光通信可以使用任何通信协议、适用于任何环境；在安全方面，相比于传统的磁性材料，无需担心消磁问题，同时保证通信内容不会被人窃取。

LED背光是指用LED(发光二极管)作为液晶显示屏的背光源。和传统的CCFL(冷阴极管)背光源相比，LED背光具有低功耗、低发热量、亮度高、寿命长等特点。因此，将LED背光应用到可见光通信领域，进而利用液晶显示装置的背光源实现可见光通信，可以将可见光通信和LED背光的优点有效结合在一起，拥有较大的应用前景和研究意义。

现有技术中1位16进制数需要采用4比特位的2进制数表示，不仅需要考虑二值逻辑码1和0的数量，还需要考虑二值逻辑码1和0的顺序。例如，16进制数据0对应2进制中的数码组合为0000，逻辑1的个数为0；而16进制数据F对应的2进制中的数码组合为1111，逻辑1的个数为4。在利用LED背光实现可见光信息通信时，需要将表示16进制的数据信息采用二进制逻辑码1和0以高低电平加载至背光信号中，由于背光信号中的高低电平控制LED背光开和关，因此，包含有不同数量二值逻辑码1和0的16进制数据信息加载背光信号后，会引起背光亮度发生不同变化。因此，在背光信号中加载随机性通信数据信息时，则引起背光亮度发生随机变化，背光亮度不易受控。

因此，若以现有的16进制转2进制的数据编码方式，则得到的2进制数据中逻辑码1和逻辑码0直接加载至目标背光信号时，由于表示16进制的数据中逻辑1和0的数量不确定，会造成背光信号亮度不稳定。

发明内容

本发明申请提供一种利用液晶显示装置背光源实现可见光通信中的数据调制方法及装置、及液晶显示装置，可在LED背光中加载通信数据以实现可见光通信时，不影响液晶装置的背光亮度。

第一方面，本申请提供一种利用液晶显示装置背光源实现可见光通信时在背光信号中调制通信数据的方法，该方法应用于液晶显示装置。该方法包括：

一位16进制所述通信数据以至少6个比特位二值逻辑码组合表示，且在代表不同16进制数据的二值逻辑码组合中包含二值逻辑码1和0的数量分别相同，仅以二值逻辑码1和0的顺序不同表示不同16进制数据，将所述至少6个比特位二值逻辑码调制至所述背光信号中。

进一步的，所述将所述至少6个比特位二值逻辑码调制至所述背光信号中，具体包括：

在一个背光信号周期内，确定输入的目标背光信号的占空比，加载所述至少6个比特位二值逻辑码组合表示的通信数据，以所述目标背光信号占空比的恒定比值生成以占空比表示的背光控制信号。

优选的，所述恒定比值为1，使所述背光控制信号的占空比等于所述目标背光信号。

进一步的，所述通信数据具体包括：一组或多组由所述至少6个比特位二值逻辑码组合表示的通信数据。

优选的，所述一位16进制所述通信数据以6个比特位二值逻辑码组合表示，且所述6个比特位二值逻辑码中包括3个逻辑码1和3个逻辑码0。

进一步的，若所述目标背光信号为根据图像信息确定的动态背光信号时，所述通信数据调制到占空比大于阈值的所述动态背光信号中。

进一步的，当所述动态背光信号为一维的动态背光信号，且所述阈值为0时，在占空比大于0的所述动态背光信号中调制所述通信数据，所述背光控制信号中每一个高电平上升沿至下降沿则表示一个或多个二值逻辑码1。

进一步的，根据所述背光信号占空比实时调整加载所述通信数据的比特率。

进一步的，所述根据所述背光信号占空比实时调整加载所述通信数据的比特率，具体包括：以所述背光信号占空比确定所需输出的所述背光控制信号中高电平持续总时长，以及确定一个背光信号周期内需要加载所述通信数据中包含逻辑码1个数，根据所述高电平持续总时长和所述逻辑码1的个数确定每个逻辑码1对应高电平持续的时长。

进一步的，当所述动态背光信号为根据分区图像信息确定二维分区的动态背光信号时，所述通信数据调制到占空比大于阈值的一个或多个背光分区的动态背光信号中。

进一步的，所述阈值取值为大于或等于n/(f*T)，其中，f为所述通信数据的比特率，n为一个背光信号周期所需加载逻辑码1的个数，T为一个背光信号周期。

进一步的，所述至少6个比特位以a比特位表示，所述二值逻辑码1个数为b表示，则参数a与b之间满足数学关系。

第二方面，本申请提供了一种利用液晶显示装置背光源实现可见光通信时在背光信号中调制通信数据的装置，包括：

数据调制模块，用于将一位16进制所述通信数据以至少6个比特位二值逻辑码组合表示，且在代表不同16进制数据的二值逻辑码组合中包含二值逻辑码1和0的数量分别相同，仅以二值逻辑码1和0的顺序不同表示不同16进制数据，将所述至少6个比特位二值逻辑码调制至所述背光信号中。

进一步的，所述数据调制模块，还用于：

在一个背光信号周期内，确定输入的目标背光信号的占空比，加载所述至少6个比特位二值逻辑码组合表示的通信数据，以所述目标背光信号占空比的恒定比值生成以占空比表示的背光控制信号。

第三方面，本申请还提供液晶显示装置，包括上述任一数据调制模块。

与现有技术相比，本申请实施例所提出的技术方案的有益技术效果包括：

相比现有技术中二进制数的逻辑码1和0数量以及排序不同表示16进制。若将该16进制转二进制编码数据应用到LED背光通信中，则目标背光信号经过加载通信数据后得到的背光控制信号中，由于随机性数据信息中包括逻辑码1和逻辑0的数量不确定，其中，逻辑码1在背光信号中以高电平表示，逻辑码0在背光信号中以低电平表示，高电平与低电平的比例则影响背光信号的占空比，进而引起背光控制信号不受控，影响背光亮度。

而本申请实施例中提供的利用液晶显示装置背光源实现可见光通信时在背光信号中调制通信数据的方法及装置，以及液晶显示装置，提出一种新的加载在液晶显示装置中背光信息中代表16进制数据的至少6个比特位二值逻辑码组合，其中，每个二值逻辑码组合中包含二值逻辑码1和0的数量分别相同，仅以二值逻辑码1和0的顺序不同表示不同16进制数据，然后，将至少6个比特位二值逻辑码调制至背光信号中。由于其采用至少6比特位二值码来表示16机制数据，每个表示16进制数据的二值逻辑码组合包含的二值码1和0的数量分别相同，进而在加载不同的通信数据时，不会由于不同16进制通信数据中产生逻辑码1和逻辑码0的数量不同。因此，本申请在利用液晶显示装置背光源实现可见光通信的同时，任一个16进制数据中二值码组合的1和0数量都是固定的，从而实现了背光源亮度值的可控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术，描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中一种动态背光控制的液晶显示装置的示意图；

图2为本申请实施例中一种利用液晶显示装置背光源实现可见光通信中数据调制方法的流程示意图；

图3为现有技术中LED背光驱动电路的结构示意图；

图4为一个背光信号周期示意图；

图5a为一个背光信号周期内16进制数据加载前后背光信号占空比的一种示意图；

图5b为一个背光信号周期内16进制数据加载前后背光信号占空比的又一种示意图；

图5c为一个背光信号周期内16进制数据加载前后背光信号占空比的再一种示意图；

图6为目标背光信号为稳态背光信号时数据加载示意图；

图7为目标背光信号为动态背光信号时数据加载示意图；

图8为目标背光信号为一维动态背光信号时通信数据加载示意图；

图9为本申请实施例给出的第一种背光分区划分示意图；

图10为本申请实施例给出的第二种背光分区划分示意图；

图11为本申请实施例给出的第三种背光分区划分示意图；

图12为本申请实施例给出的第一种信息加载区域划分示意图；

图13为本申请实施例中给出的第二种信息加载区域划分示意图；

图14为本申请实施例给出的第三种信息加载区域划分示意图；

图15为本申请实施例给出的第四种信息加载区域划分示意图；

图16为本申请实施例不同信息加载区域所对应的占空比示意图；

图17a为本申请实施例第一信息加载区域通信数据加载示意图；

图17b为本申请实施例第二信息加载区域通信数据加载示意图；

图18为本申请实施例中一种利用液晶显示装置背光源实现可见光通信时在背光信号中调制通信数据的装置；

图19为本申请实施例中一种液晶显示装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清除、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

下面，通过具体实施例对本申请所示的技术方案进行详细说明。需要说明的是，下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。

实施例1

本申请实施例1提供一种利用液晶显示装置背光源实现可见光通信中数据调制的方法，该方应用于LED背光液晶显示装置中，其中，执行主体可是处理器，亦可以是带有处理器功能的背光控制部件中。LED背光的液晶显示装置可以是动态背光控制的液晶显示装置，也可以是稳态背光控制的液晶显示装置。示例的，如图1所示，一种动态背光控制的液晶显示装置，LED背光液晶显示装置包括液晶面板101、背光组件102、时序控制器103、背光亮度控制装置104及驱动单元105。其中，液晶面板101用于对图像进行显示，背光组件102位于液晶面板背面，背光组件102中包括多个背光分区，各背光分区可以发出不同亮度的光，为液晶面板101提供光源。

图2是本申请实施例1中提供一种利用液晶显示装置背光源实现可见光通信中调制通信数据方法的流程示意图。如图2所示，该方法包括步骤S310。

在步骤S310中，一位16进制通信数据以至少6个比特位二值逻辑码组合表示，且在代表不同16进制数据的二值逻辑码组合中包含二值逻辑码1和0的数量分别相同，仅以二值逻辑码1和0的顺序不同表示不同16进制数据，将至少6个比特位二值逻辑码调制至背光信号中。

下面，结合具体实例，对本申请实施例图2所示的数据调制方法进行详细说明。

表1是现有技术中，16进制数码与2进制数码一一对映的编码方式示意表。如表1所示，16进制中的数据0对应2进制中的数码组合0000，16进制中的数据F对应2进制中的数码组合1111。

表1

十六进制	二进制
		0	0000
1	0001
		2	0010
3	0011
		4	0100
5	0101
		6	0110
7	0111
		8	1000
9	1001
		A	1010
B	1011
		C	1100
D	1101
		E	1110
F	1111

在大多数情况下，信息数据以2进制的编码组合的形式进行储存与传输。如表1所示，以现有技术中的16进制转换为2进制的调制方式进行编码，则相对应的，当传递的信号为16进制数据0时，转换为2进制数据后的编码组合为0000，其数码组合对应的占空比为0；当传递的信号为16进制数据3时，转换为2进制后的编码组合为0011，其数码组合对应的占空比为0.5；当传递的信号为16进制数据F时，转换为2进制后的编码组合为1111，其数码组合对应的占空比为1。

显然，在利用LED背光实现可见光信息通信时，若以现有技术的16进制转换为2进制的调制方式进行数据编码，则不同的16进制数据得到的2进制编码组合中逻辑码1和0的数量不确定，将由此得到的逻辑码1和0的数量不确定的数据直接加载到目标背光信号中时，输出的背光控制信号中逻辑码1和0的数量会随着加载的16进制数据的不同而发生变化，进而导致输出的背光控制信号占空比不确定，进而导致背光亮度受到加载的通信数据影响。

因此，本申请实施例提出了一种新的表示16进制数据的二值逻辑码编码方式，通过将加载在背光控制信号的16进制通信数据，以至少6个比特位二值逻辑码组合表示，且在代表不同16进制数据中二值逻辑码组合包含二值逻辑码1和0的数量分别相同，仅以二值逻辑码1和0的顺序不同表示不同16进制数据。

需要指出的是，新的表示16进制数据的二值逻辑码编码方式中，表示一位16进制数据的二值逻辑码组合，至少需要包含6个比特位二值逻辑码。表示一位16进制数据的至少6个比特位的二值逻辑码组合中，逻辑码1和0的个数与比特位数存在一定的数学关系，具体的，a表示二值逻辑码组合的比特位，b表示二值逻辑码组合中包含二值逻辑码1个数，则参数a与b之间满足数学关系

例如，当a取值为6时，b取3；即一位16进制所述通信数据以6个比特位二值逻辑码组合表示时，6个比特位二值逻辑码中包括3个逻辑码1和3个逻辑码0。当a取值为7时，b可以取值为2或3或4或5；即一位16进制所述通信数据以7个比特位二值逻辑码组合表示时，7个比特位二值逻辑码中逻辑码1和逻辑码0的数量关系可以分别为：

2个逻辑码1和5个逻辑码0；

3个逻辑码1和4个逻辑码0；

4个逻辑码1和3个逻辑码0；

5个逻辑码1和2个逻辑码0。

下面，针对参数a和b的数学关系给出两种具体示例进行详细说明。

表2是本申请实施例提出的第一种用来表示一位16进制数据的6比特位二值逻辑码组合编码方式表。如表2所示，本申请实施例中提出的6比特位二值逻辑码组合中，16进制的各个数码与6比特位二值逻辑码组合分别一一对映；同时，当用6比特位二值逻辑码组合表示一位16进制数据时，一位16进制数据对应的6比特位二值逻辑码组合中包括3个逻辑码1和3个逻辑码0；因此，在利用LED背光实现可见光信息通信时，将以逻辑码1和逻辑码0均为3个的6比特位二值逻辑码组合，表示的16进制的数据信息加载至背光信号中，进而在加载不同的通信数据时，不会由于16进制数据中逻辑1和逻辑0的数量不同而影响背光亮度，实现背光信号亮度的可控与稳定。

表2

表3是本申请实施例提出的第二种用来表示一位16进制数据的7比特位二值逻辑码组合编码方式表。如表3所示，本申请实施例中提出的7比特位二值逻辑码组合中，16进制的各个数码与7比特位二值逻辑码组合分别一一对映；同时，当用7比特位二值逻辑码组合表示一位16进制数据时，一位16进制数据对应的7比特位二值逻辑码组合中包括2个逻辑码1和5个逻辑码0；因此，在利用LED背光实现可见光信息通信时，将以2个逻辑码1和5个逻辑码0的7比特位二值逻辑码组合，表示的16进制的数据信息加载至背光信号中，进而在加载不同的通信数据时，不会由于16进制数据中逻辑码1和逻辑码0的数量不同而影响背光亮度，实现背光信号亮度的可控与稳定。

表3

需要指出的是，本申请实施例仅根据参数a与b之间的数学关系给出两种至少6比特位二值逻辑码表示一位16进制数据的新的编码方式，所属技术领域的相关人员可以根据参数a与b之间的数学关系，得到更多的表示一位16进制数据的编码方式。由于表示一位16进制数据的编码方式中仅以二值逻辑码1和0的顺序不同表示，上述示例中，本领域技术人员可以任意设定16进制数据与二值逻辑码组合之间对应关系，不影响本发明实现。

进一步的，步骤S310，具体包括：

在一个背光信号周期内，确定输入的目标背光信号的占空比，加载至少6个比特位二值逻辑码组合表示的通信数据，以目标背光信号占空比的恒定比值生成以占空比表示的背光控制信号。

图3为LED背光驱动电路的结构示意图，如图3所示，LED背光驱动电路包括背光处理单元201、驱动器202、DC/DC变换器203。图4是一个背光信号周期示意图。

下面结合图3和图4，对步骤S310中的相关概念做出具体的解释与说明。

目标背光信号：如图3所示，在LED背光控制技术中，图像处理单元发送同步信号和背光数据至背光处理单元201，同步信号和背光数据以供生成目标背光信号。

背光控制信号：如图3所示，背光处理单元根据输入的目标背光信号，经过信号处理，进行编码调制，向驱动器202输出背光控制信号，该背光控制信号以驱动PWM驱动器点亮LED灯串。

背光信号周期：如图4所示，一个背光信号周期T表示背光信号一个变化周期。背光信号的占空比是按一个背光信号周期内计量，背光信号以PWM信号表示时，占空比表示背光信号中高电平时长与背光信号周期T比例来计算的。

对于一个确定的背光信号周期T，输入的目标背光信号的占空比是确定的，即一个背光信号周期内高电平所占比值，根据输入的目标背光信号的占空比确定值，可以得出实际需要输出的背光控制信号的占空比，且需要加载的通信数据中代表高电平逻辑码1数量也是确定，因此，实际加载二值逻辑组合表示的通信数据过程是确定的，这样，在一个背光信号周期内加载二值逻辑码组合表示的通信数据时，可以保持输出的背光控制信号的占空比是确定可控的，不会由于加载通信数据而带来背光信号占空比变化。

进一步的，如图3所示，背光处理单元201接收一个背光信号周期内的目标背光信号时，进而背光处理单元201对一个背光信号周期内的目标背光信号分别进行处理，在目标背光信号中加载以至少6个比特位的二值逻辑码组合表示的16进制通信数据，输出背光控制信号并发送至驱动器202，驱动器202根据背光控制信号完成对背光亮度的更新。

在一个背光信号周期内，背光处理单元201输出的实际背光控制信号的占空比与目标背光信号的占空比为恒定比值。实际上，只要使实际背光控制信号与目标背光信号的占空比保持恒定比值，即保持输出的背光控制信号可根据目标背光信号的占空比的变化率是可控的，因此，保证输出背光控制信号相对目标背光信号是稳定的。

下面，针对恒定比值给出三个具体的示例进行详细的说明。

当恒定比值为1时，则表示背光控制信号与目标背光信号的占空比相等。图5a是恒定比值为1时一个背光信号周期内16进制数据加载前后背光信号占空比示意图，5a(I)表示目标背光信号的方波示意图，5a(II)表示背光控制信号的方波示意图。

示例性的，在一个背光信号周期T1内，目标背光信号的占空比为9/25＝36％。该目标背光信号经过背光处理单元调制处理后，以6比特位逻辑码1和逻辑码0个数均为3个的二值逻辑码组合表示的16进制数据加载后，背光控制信号的方波示意图如5a(II)所示。其中，示例中一个背光信号周期T1内的背光控制信号，共包含3组二值逻辑码组合，逻辑码1的比特位数也是9位，由于同一个背光信号周期内，总比特位位数是恒定值，则背光控制信号的占空比为9/25＝36％，即当恒定比值为1时，则表示背光控制信号与目标背光信号的占空比相等。

当恒定比值不等于1时，则表示背光控制信号与目标背光信号的占空比不相等。但是，由于背光控制信号与目标控制信号的占空比为恒定比值，则对于同一个背光信号周期内，目标背光信号的占空比是确定的情况下，背光控制信号的占空比也是确定的，则依然能够实现在一个背光信号周期内，背光亮度不会随16进制数据的不同而发生变化。

图5b是恒定比值小于1时一个背光信号周期内16进制数据加载前后背光信号占空比示意图，5b(I)表示目标背光信号的方波示意图，5b(II)表示背光控制信号的方波示意图。

示例性的，在一个背光信号周期T2内，目标背光信号的占空比为18/25＝72％。该目标背光信号经过背光处理单元调制处理后，以6比特位逻辑码1和逻辑码0的个数均为3个的二值逻辑码组合表示16进制数据加载后，背光控制信号的方波示意图如5b(II)所示。其中，示例中一个背光信号周期T2内的背光控制信号，共包含3组二值逻辑码组合，逻辑码1的比特位数也是9位，由于同一个背光信号周期内，总比特位位数是恒定值，则背光控制信号的占空比为9/25＝36％，背光控制信号的占空比是目标背光信号占空比的一半。

相对于目标背光信号，背光控制信号的占空比减小为初始占空比的一半，即背光源的总体亮度相应的减小一半，但对于整体背光而言，在一个背光信号周期内，背光亮度不会发生随机变化，背光亮度仍然是可控且稳定的。

图5c是恒定比值大于1时一个背光信号周期内16进制数据加载前后背光信号占空比示意图，5c(I)表示目标背光信号的方波示意图，5c(II)表示背光控制信号的方波示意图。

示例性的，在一个背光信号周期T3内，目标背光信号的占空比为5/25＝20％。该目标背光信号经过背光处理单元调制处理后，以6比特位逻辑码1和逻辑码0的个数均为3个的二值逻辑码组合表示16进制数据加载后，背光控制信号的方波示意图如5c(II)所示。其中，示例中一个背光信号周期T3内的背光控制信号，共包含3组二值逻辑码组合，逻辑码1的比特位数也是9位，由于同一个背光信号周期内，总比特位位数是恒定值，则背光控制信号的占空比为9/25＝36％，背光控制信号的占空比是目标背光信号占空比的1.8倍。

相对于目标背光信号，背光控制信号的占空比增大80％，即背光源的总体亮度相应的增加80％，但对于整体背光而言，在一个背光信号周期内，背光亮度不会发生随机变化，背光亮度仍然是可控且稳定的。

需要指出的是，用目标背光信号占空比的恒定比值生成背光控制信号，其中，恒定比值的大小需要控制在一定的范围内，恒定比值取值过大或者过小可能会导致背光源的亮度变化过大，给用户的观看带来影响，因此恒定比值的取值范围确定以本领域的技术人员根据实验数据和经验取值。

类似的，当用6个以上比特位数，逻辑码1和0的数量分别相等，且总比特位数a和逻辑码1的个数b满足数学关系的其他二值逻辑码组合，表示加载的16进制数据时，所述通信数据加载的效果与以6比特位数，逻辑码1和0均为3个的二值逻辑码组合加载的效果一样，此处不做过多赘述。

进一步的，本申请实施例给出的利用液晶显示装置背光源实现可见光通信在背光信号中调制通信数据的方法，其中，目标背光信号既可以为稳态背光信号，也可以是动态背光信号。

当目标背光信号为稳态背光信号时，目标背光信号的占空比为一恒定不变的数值，即对于不同的任意一个背光信号周期内，目标背光信号的占空比都是相等的数值。

示例性的，如图6所示，在一个背光信号周期T4内，目标背光信号的占空比为9/25＝36％；在另一个背光信号周期T5内，目标背光信号的占空比为9/25＝36％，背光信号周期T4和T5内目标背光信号的占空比相等，即对于稳态目标背光信号，不同背光信号周期的占空比是相等的。

当目标背光信号为动态背光信号时，对于不同的背光信号周期，其占空比并不相等。

需要注意的是，当目标背光信号为动态背光信号时，由于不同的背光信号周期所对应的占空比为动态的变化值，若动态背光信号的占空比为零时，则可能导致一个背光信号周期内，不能以至少6个比特位的逻辑码1和0的数量分别相等的二值逻辑码组合表示加载的16进制数据，进而不能输出对应的背光控制信号。

同时，由于不同背光周期对应的占空比为动态的变化值，当某个背光信号周期内占空比较低时，会导致一个背光信号周期内加载的16进制数据信息较少，进而导致信息传递的速率较低；因此，可以设置占空比阈值，当目标背光信号的占空比大于该阈值时，以至少6个比特位的，逻辑码1和0的数量分别相等的二值逻辑码组合表示加载的16进制数据。

示例性的，图7为不同背光信号周期内动态背光信号方波示意图。如图7所示，在第一个背光信号周期T6内，目标背光信号的占空比为0.3，在第二个背光信号周期T7内，目标背光信号的占空比为0.6。第二个背光信号周期T7与第一个信号周期T6相比，目标背光信号的占空比发生变化，因此，该目标背光信号为动态背光信号。

示例性的，如图7所示，设置占空比阈值为0.5，则第一个背光信号周期T6内目标背光信号的占空比小于阈值0.5，第二个背光信号周期T7内目标背光信号的占空比大于阈值0.5，则将通信数据调制到占空比为0.7的第二个背光信号周期T7所对应的动态背光信号中，即目标背光信号为根据图像信息确定的动态背光信号时，通信数据调制到占空比大于阈值的动态背光信号中。

需要指出的是，动态背光可进一步分为一维动态背光和二维动态背光。其中，一维动态背光为整体动态背光，即整个背光区域不分区，作为一个整体进行亮度调控。而二维动态背光为二维分区动态背光，不同的分区可以接收不同占空比的背光控制信号，每个背光分区的亮度可以单独根据对应分区图像亮度相应控制分区背光亮度。

当目标背光信号为一维动态背光信号时，将背光控制信号中的所有高电平均调制成逻辑数码1，即背光控制信号中每一个高电平上升沿至下降沿可以表示为一个或者多个二进制逻辑码1。此时，可设置阈值为0即可，即当目标背光信号为一维动态背光信号，且阈值为0时，在占空比大于0的动态背光信号中均可实现通信数据的调制，这样，有较高通信数据调制效率。

由于在一维动态背光信号通信数据调制过程中，背光信号调光是整体调光，因此，若阈值设置较大，则很有可能会出现较多背光信号的占空比小于设定阈值，导致较多目标背光信号中不能加载通信数据的情况。因此，仅需将阈值设置为0，只要一维动态背光信号的占空比不为0，即可调制通信数据，这样增大了通信数据的调制范围，使调制效率更高。

示例性的，如图8所示，在一个背光信号周期T8内，目标背光信号为一维动态背光信号占空比为1/25＝4％>0；对于该目标背光信号，由于其占空比大于阈值0，则可在该目标背光信号中加载通信数据。

以加载6个比特位二值逻辑码组合表示的通信数据为例说明，以目标背光信号占空比的3倍恒定比值生成占空比为12％的背光控制信号，则相应的，在背光信号周期T8内，目标背光信号的总时长为25，3位逻辑码1所占时长为3。

类似的，当目标背光信号的占空比为大于0的其他值时，其加载通信数据的过程不做过多的赘述。

其他可能实施方式中，当二值逻辑码组合用6个以上的比特位数表示，逻辑码1和逻辑码0的数量分别相等，并且逻辑码1的位数b与总比特位位数a满足数学关系的二值逻辑码，表示16进制通信数据时，与上述6个比特位逻辑码1和0的数量分别为3位的二值逻辑码组合表示过程类似，此处不做过多赘述。

需要指出的是，当目标背光信号为一维动态背光信号时，可以通过目标背光信号的占空比实时调整加载通信数据的比特率，比特率表示的是单位时间内传送的二值逻辑码比特位数。

本申请实施例给出一种通过目标背光信号的占空比实时调整加载通信数据的比特率的方法如下，目标背光信号的占空比与其比特率之间的关系可以用下述数学公式表示：f＝n/(T*D)，其中，f为通信数据传输比特率，n为一个背光信号周期中需要加载二值逻辑码1的个数，T为一个背光信号周期，D为目标背光信号的占空比，由于一个背光信号周期中需要加载二值逻辑码1的个数n和背光信号周期T为定值，因此，根据公式中输入目标背光信号的占空比D大小，可以实时调整通信数据传输比特率f。尤其在一维动态背光信号中，由于可以根据输入目标背光信号占空比实时调整加载通信数据的比特率，只要输入目标背光信号的占空比D大于0，即可在背光信号中加载通信数据，调制效率高。

示例性的，如图8所示，背光信号周期T8＝10ms，占空比D＝4％，逻辑码1的个数n为100，进而加载的16进制通信数据的比特率f＝n/(D*T)＝250k。

本申请实施例还给出了另一种通过目标背光信号的占空比实时调整加载通信数据的比特率的方法。以目标背光信号占空比确定所需输出的背光控制信号中高电平持续总时长，以及确定一个背光信号周期内需要加载通信数据中包含逻辑码1的位数，根据高电平持续总时长和逻辑码1的位数确定每个逻辑码1对应高电平持续的时长。

进一步的，加载的通信数据的比特率f＝n/t，其中，n为一个背光信号周期内需要加载的通信数据中包含的逻辑码1的总个数，t为一个背光信号周期内高电平的总时长。

示例性的，如图8所示，一个背光信号周期T8内加载的通信数据中包含的逻辑1的总个数n＝3，一个背光信号周期内高电平的总时长t＝0.06ms。则根据公式f＝n/t计算得到加载的通信数据的比特率f＝50k，即在一个背光信号周期T8内，单位时间内加载的通信数据的比特位数为50k位。

当目标背光信号为二维动态背光信号时，可以将背光区域不同的划分规则，划分为多个大小相等的背光分区；类似的，不同的背光分区又可以按不同的划分规则，划分为不同的信息加载区域。

下面，结合图9至图15对目标背光信号为二维动态背光信号时，不同背光分区的划分进行详细说明。

图9是本申请实施例1中第一种背光分区划分示意图。如9所示，包括多个大小相等，按规律在背光组件横向和纵向上排列的背光分区。

示例性的，如图9所示，将背光组件划分为144个背光分区401。具体的，横向上顺序排列16列背光分区，纵向上顺序排列9行背光分区，则背光组件被划分为按16*9序列分布的144个背光分区401。

如图10所示，第二种背光分区划分示意图将背光组件划分为1*8个背光分区501；如图11所示，第三种背光分区示意图将背光组件划分为16*1个背光分区601。

进一步的，可以将背光分区再划分为不同的区域，每个区域包括至少2个背光分区，用以在不同的情况下加载数据信息，同时可以解决单一背光分区由于发光面积小，能够透射过液晶面板的光线受阻挡，从而导致有效信息的传递效率低的问题。

图12是本申请实施例给出的第一种信息加载区域划分示意图。如图9和12所示，将图9所示的16*9个背光分区401做进一步划分，具体划分规则如下：将背光分区划分为9个信息加载区域402，分别记为分区图像411-分区图像419，各分区图像在横向和纵向对应的背光分区的个数如表4所示。

表4

图13是本申请实施例中给出的第二种信息加载区域划分示意图。如图13所示，将背光组件16*9个背光分区401进一步划分为8个信息加载区域403，分别为区域421、422、423、424、425、426、427、428。

图14是本申请实施例给出的第三种信息加载区域划分示意图。如图14所示，将背光组件1*8个背光分区501进一步划分为4个信息加载区域502，分别为区域511、512、513、514。

图15是本申请实施例给出的第四种信息加载区域划分示意图。如图15所示，将背光组件16*1个背光分区601进一步划分为8个信息加载区域602，分别为区域611、612、613、614、615、616、617、618。

当目标背光信号为二维动态背光信号时，同一个背光信号周期内，不同背光分区的亮度会不同，其中，总会存在一些背光分区的亮度高于其他背光分区。因此，当动态背光信号为根据分区图像信息确定二维分区的动态背光信号时，可以设置较高的阈值，通信数据调制到占空比大于阈值的背光分区的动态背光信号中。

在二维动态背光中，通过设置较高的阈值，选择占空比较大的目标背光信号控制的背光分区加载通信数据，因此，该目标背光信号中可加载的通信数据比特位位数通常较大，进而可以选择以固定频率加载通信数据，且以固定频率加载的通信数据的高电平的时长不超过一个背光信号周期内背光控制信号中高电平的时长。当以固定频率加载通信数据时，若在一个背光信号周期内，可能会出现由于单位周期内加载通信数据较少，只有一部分时段内以高电平加载逻辑码1，则剩余时段内的高电平可以直接采取补位的方式补足背光信号实际所需占空比。因此当以固定频率加载通信数据时，每个逻辑电平的持续时间固定，因此，通信数据可以按固定的解码规则解码，解码效率高。

示例性的，如图16所示，根据已有的划分规则，对背光分区划分为不同的信息加载区域，同一个背光信号周期内，不同的信息加载区域接收到的背光信号占空比会有所不同。图中各个区域数值表示该信息加载区域内，某一背光信号周期对应的占空比大小，假设设定的阈值为0.5，则确定信息加载区域411与区域415为占空比大于阈值的信息加载区域，因此仅仅在信息加载区域411和区域415上加载通信数据。

信息加载区域411与区域415为占空比大于阈值的信息加载区域。如图17a-17b所示，在一个背光信号周期T9内，以固定频率分别在信息加载区域411与区域415内加载通信数据。其中，如图17a所示，图17a(I)表示信息加载区域411目标背光信号的方波示意图，17a(II)表示信息加载区域411背光控制信号的方波示意图。一个背光信号周期T9内，信息加载区域411内，固定频率加载的通信数据的高电平的持续时长等于一个背光信号周期内背光控制信号中高电平的所需时长，因此不需要对输出的背光控制信号进行高电平补位。

如图17b所示，图17b(I)表示信息加载区域415目标背光信号的方波示意图，17b(II)表示信息加载区域415背光控制信号的方波示意图。一个背光信号周期T9内，信息加载区域415内，固定频率加载的通信数据的高电平的持续时长少于一个背光信号周期内背光控制信号中高电平的所需时长，则在该周期T9内，按固定频率加载通信数据，当加载的高电平的持续时长少于背光控制信号高电平的所需时长时，以一段持续的高电平a进行补位；当解码时，该高电平会自动调光，只对加载通信数据的时段内所对应的高低电平对应的通信数据进行解码。

类似的，当目标背光信号为二维动态背光信号时，可以采用与目标背光信号为一维动态背光信号时阈值的取值方式，即设置占空比阈值为0，只要背光分区对应的目标背光信号的占空比大于0，则可以在此背光分区对应的目标背光信号中加载通信数据。相应的，可以根据不同目标背光信号的占空比实时调制不同背光分区内加载的通信数据的传输比特率，进而使调制效率达到最佳。

进一步的，当动态背光信号为根据分区图像信息确定二维分区的动态背光信号时，可将通信数据调制到占空比大于阈值的一个或多个背光分区的动态背光信号中。

进一步的，将通信数据调制到占空比大于阈值的一个或多个背光分区的动态背光信号中，可以解决不同带宽所对应的数据信息，当传输的数据带宽比较小时，可以仅仅通过一个信息加载区域传输数据信息；当数据带宽比较大时，则可以通过多个信息加载区域传输不同的数据信息，并设置与之对应的接收装置，达到增加信息传递数量和效率的目的。

同时，通过划分不同的信息加载区域，也能起到降低数据误码率的作用。示例性的，如图12所示，信息加载区域411和412同时传输相同的数据，当两者解码获得的数据是相同的数据时，则说明接收到的数据为准确的数据信息；若解码后获得的数据不相同，则说明数据有误，需要做进一步判断。

再比如，可以通过设置使得信息加载区域411、412和413同时传递相同的数据信息，若解码后获得三组数据中有两组以上的数据相同，则认为其为正确的数据，否则认为数据信息存在错误，需要做进一步的判断。

需要指出的是本申请实施例通过给出了多种不同的背光分区和与之对应的信息加载区域划分方式，能够同时适应多种不同的信息加载情况。所属技术领域的技术人员还可以根据相关的实验数据与经验值对背光区域做出不同的划分，此处不做过多的赘述。

进一步的，当目标背光信号为二维动态背光信号时，阈值取值为大于或等于n/(f*T)，其中，f为所述通信数据的比特率，n为一个背光信号周期所需加载逻辑码1的个数，T为一个背光信号周期。

示例性的，当阈值符合上述条件时，可以按固定的比特率加载通信数据。固定的加载通信数据的比特率可以用公式f＝n/(T*d)表达，其中n为一个背光信号周期所需加载逻辑码1的个数，T为一个背光信号周期，d为一个背光信号周期内背光控制信号的占空比。

进一步的，根据该公式确定需要加载的通信数据的比特率，并根据动态背光信号占空比的变化实时调整通信数据加载的比特率，实现通信数据加载的动态可控，使调制效率达到最佳。

通常，调光信号的频率非常高，能够达到kHz级别以上，因此当调光信号发生变化时，人眼察觉不出调光信号的变化。因此，信号接收装置利用一个高灵敏度的光敏二极管，检测到调光信号的跳变，从而检测到调制到调光信号中的调制数据，利用与上述编码方式对应的解码方式，对调制数据进行解码，进而获得原始数据信息，进而利用液晶显示装置背光源实现可见光通信。

与现有技术相比，本申请实施例所提出的技术方案的有益技术效果包括：

本申请实施例，通过将原始数据按特定的解码方式转换为对应的调制数据，进而将所述调制数据加载至LED背光的调光信号中，利用灵敏度很高的光敏二极管接收所述调光信号，当调制数据加载至所述调光信号中时，光敏二极管检测到调光信号的跳变，进而识别出加载到所述调光信号中的调制数据，按对应的解码方式对所述调制数据进行解码，进而获取所述原始数据。

现有技术16进制转2进制编码方式中，由于表示16进制的数据中逻辑1和0的数量不确定，会造成背光信号不受控。而本申请中在LED背光实现可见光通信中，未简单将现有技术中采用2进制的16进制通信数据直接加载于背光信号中，而是出一种新的加载在液晶显示装置中背光信息中代表16进制数据的至少6个比特位二值逻辑码组合的编码方式，且在代表不同16进制数据中包含二值逻辑码1和0的数量分别相同，仅以二值逻辑码1和0的顺序不同表示不同16进制数据，由于其采用至少6比特位二值码来表示16机制数据，每个表示16进制数据的二值逻辑码组合包含的二值码1和0的数量分别相同，进而在加载不同的通信数据时，不会由于不同16进制通信数据中产生逻辑1和逻辑0的数量不同。因此，本申请在利用液晶显示装置背光源实现可见光通信的同时，任一个16进制数据中二值码组合的1和0数量都是固定的，从而实现了背光源亮度值的可控。

实施例2

本申请实施例提供一种利用液晶显示装置背光源实现可见光通信时在背光信号中调制通信数据的装置。图18为本申请实施例中利用液晶显示装置背光源实现可见光通信时在背光信号中调制通信数据的装置的结构示意图，如图18所示，该调制通信数据的装置700包括：

数据调制模块710，用于一位16进制所述通信数据以至少6个比特位二值逻辑码组合表示，且在代表不同16进制数据中的二值逻辑码组合包含二值逻辑码1和0的数量分别相同，仅以二值逻辑码1和0的顺序不同表示不同16进制数据，将所述至少6个比特位二值逻辑码调制至所述背光信号中。

进一步的，如图18所示，数据调制模块710，还用于：

在一个背光信号周期内，确定输入的目标背光信号的占空比，加载所述至少6个比特位二值逻辑码组合表示的通信数据，以所述背光控制信号占空比的恒定比值生成以占空比表示的背光控制信号。

本实施例中数据调制模块710还可以用于执行本发明上述提供利用液晶显示装置背光源实现可见光通信中的数据调制方法的任意实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

实施例3

第三方面，本申请实施例还提供一种液晶显示装置，包括实施例2数据调制模块对应的任意实施例中包含技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

示例性的，如图19所示，液晶显示装置800还可以包括液晶面板801、背光组件802、时序控制器803、数据调制模块804、驱动单元805及处理器806。其中，液晶面板801用于对图像进行显示，背光组件802位于液晶面板801背面，背光组件802中包括多个背光分区，多个背光分区可以发出不同亮度的光，以为液晶面板801提供光源。

进一步的，数据调制模块804可以处于处理器806内部，也可以与处理器806分开，单独执行数据调制指令。

以上具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种利用液晶显示装置背光源实现可见光通信时在背光信号中调制通信数据的方法，其特征在于，该方法包括：

一位16进制所述通信数据以至少6个比特位二值逻辑码组合表示，且在代表不同16进制数据的二值逻辑码组合中包含二值逻辑码1和0的数量分别相同，仅以二值逻辑码1和0的顺序不同表示不同16进制数据，将所述至少6个比特位二值逻辑码调制至所述背光信号中。

2.如权利要求1所述在背光信号中调制通信数据的方法，其特征在于，所述将所述至少6个比特位二值逻辑码调制至所述背光信号中，具体包括：

在一个背光信号周期内，确定输入的目标背光信号的占空比，加载所述至少6个比特位二值逻辑码组合表示的通信数据，以所述目标背光信号占空比的恒定比值生成以占空比表示的背光控制信号。

3.如权利要求2所述在背光信号中调制通信数据的方法，其特征在于，所述恒定比值为1，使所述背光控制信号的占空比等于所述目标背光信号的占空比。

4.如权利要求2-3任一所述在背光信号中调制通信数据的方法，其特征在于，所述通信数据具体包括：一组或多组由所述至少6个比特位二值逻辑码组合表示的通信数据。

5.如权利要求1-3任一所述的在背光信号中调制通信数据的方法，其特征在于，所述一位16进制所述通信数据以6个比特位二值逻辑码组合表示，且所述6个比特位二值逻辑码中包括3个逻辑码1和3个逻辑码0。

6.如权利要求2-3任一所述在背光信号中调制通信数据的方法，其特征在于，所述目标背光信号为根据图像信息确定的动态背光信号时，所述通信数据调制到占空比大于阈值的所述动态背光信号中。

7.如权利要求6所述在背光信号中调制通信数据的方法，其特征在于，当所述动态背光信号为一维动态背光信号，且所述阈值为0时，在占空比大于0的所述动态背光信号中调制所述通信数据，所述背光控制信号中每一个高电平上升沿至下降沿则表示一个或多个二值逻辑码1。

8.如权利要求7所述在背光信号中调制通信数据的方法，其特征在于，根据所述背光信号占空比实时调整加载所述通信数据的比特率。

9.如权利要求8所述在背光信号中调制通信数据的方法，其特征在于，所述根据所述背光信号占空比实时调整加载所述通信数据的比特率，具体包括：以所述背光信号占空比确定所需输出的所述背光控制信号中高电平持续总时长，以及确定一个背光信号周期内需要加载所述通信数据中包含逻辑码1的个数，根据所述高电平持续总时长和所述逻辑码1的个数确定每个逻辑码1对应高电平持续的时长。

10.如权利要求6所述在背光信号中调制通信数据的方法，其特征在于，所述动态背光信号为根据分区图像信息确定二维动态背光信号时，所述通信数据调制到占空比大于阈值的一个或多个背光分区的动态背光信号中。

11.如权利要求10所述在背光信号中调制通信数据的方法，其特征在于，所述阈值取值为大于或等于n/（f*T），其中，f为所述通信数据的比特率，n为一个背光信号周期所需加载逻辑码1的个数，T为一个背光信号周期。

12.如权利要求6所述在背光信号中调制通信数据的方法，其特征在于，所述动态背光信号为根据分区图像信息确定二维动态背光信号时，且对背光分区划分为不同的信息加载区域，在占空比大于阈值的信息加载区域加载通信数据。

13.如权利要求12所述在背光信号中调制通信数据的方法，其特征在于，多个不同信息加载区域传输不同的数据信息，以提高传输通信数据的带宽。

14.如权利要求12所述在背光信号中调制通信数据的方法，其特征在于，多个不同信息加载区域传输相同的数据信息，以降低传输通信数据的误码率。

15.如权利要求1所述在背光信号中调制通信数据的方法，其特征在于，所述至少6个比特位以a比特位表示，所述二值逻辑码1个数以b表示，则参数a与b之间满足数学关系。

16.一种利用液晶显示装置背光源实现可见光通信时在背光信号中调制通信数据的装置，其特征在于，包括：

数据调制模块，用于将一位16进制所述通信数据以至少6个比特位二值逻辑码组合表示，且在代表不同16进制数据的二值逻辑码组合中包含二值逻辑码1和0的数量分别相同，仅以二值逻辑码1和0的顺序不同表示不同16进制数据，将所述至少6个比特位二值逻辑码调制至所述背光信号中。

17.如权利要求16所述的调制通信数据的装置，其特征在于，所述数据调制模块，还用于：

在一个背光信号周期内，确定输入的目标背光信号的占空比，加载所述至少6个比特位二值逻辑码组合表示的通信数据，以所述背光控制信号占空比的恒定比值生成以占空比表示的背光控制信号。

18.一种液晶显示装置，其特征在于：还包括权利要求16-17中任一所述数据调制模块。