CN110166121B - 一种通信方法、装置及计算机存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种通信方法，及装置，其中方法包括：根据输入数据在码本中对应的脉冲幅度调制PAM码字的极性偏差，确定输出的PAM码字；其中，所述码本中的任一PAM码字包括j个k阶的PAM符号，所述输入数据包括i个比特，所述码本中所有的PAM码字均满足如下条件：码字的极性偏差的绝对值小于阈值m，且，码字的最长游程小于阈值n，所述i，j以及k为正整数，所述i，j以及k为正整数，所述n满足

本发明实施例可以在保证传输速率的前提下，提高接收装置接收到的信号质量。

Description

一种通信方法、装置及计算机存储介质

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种通信方法、及装置。

背景技术

由于移动终端越来越多被使用，尤其是人们对“anywhere，anytime”(任何地点，任何时间)高速数据业务的需求，使原本就很紧张的频谱资源更加紧张，因此需要采用新的通信技术对无线频谱资源进行拓展。

可见光通信(visible light communication，VLC)作为一种新型的通信方式，具有高速潜力、通信带宽大、频谱资源广泛的特点。室内用来照明的发光二极管(lightemitting diode， LED)一般工作功率大于10W，这使得室内通信具有很高的信噪比，为其高速、低误码的通信提供了很好的保障条件。目前，可见光通信的实验速率已经高达3.4Gbps。可见光频段介于 400THz-800THz之间，是目前正在使用的无线通信载频频段2.5GHz-5GHz的近10万倍，因此可见光通信技术抢占空白频谱，有效地拓展了下一代宽带通信的频谱，可以解决光通信与无线通信网络共存与兼容的问题。

另一方面，可见光通信通常利用白光LED作为光源。20世纪六十年代问世的LED在短短数十年间，以每10年亮度提高20倍，价格降低为原来1/100的速度飞速发展。LED光源技术的日趋成熟、功能的不断完，在照明领域尤具强大的优势和竞争力。较之白炽灯和节能灯，LED灯具有效率高、价格低及寿命长等优点。传统照明技术正在迅速向以LED技术为代表的固态照明技术演变。固态照明的普及将促进利用LED作为光源的可见光通信的发展。

限制VLC系统传输速率提高的主要原因在于白光LED有限的调制带宽，例如目前最广泛使用的荧光粉LED的调制带宽一般不到10MHz。为了在有限的调制带宽内提高系统传输速率，通常采用多幅脉冲幅度调制(pulse-amplitude modulation,PAM)对待发送数据进行调制。目前的VLC接收装置通常会使用交流(alternating current，AC)耦合器件接收PAM信号，由此会出现直流偏移现象，直流偏移现象会使得所接收到的连续等幅信号发生畸变或引入误码，并因此导致接收装置接收到的信号质量变差。

发明内容

本发明实施例提供了一种通信方法和装置，在使用多幅脉冲幅度调制(pulse-amplitude modulation,PAM)技术保证传输速率的前提下，提高接收装置接收到的信号质量。

第一方面，本发明实施例提供了一种通信方法，包括：

根据输入数据在码本中对应的脉冲幅度调制(pulse-amplitude modulation,PAM)码字的极性偏差(running disparity，RD)，确定输出的PAM码字；其中，所述码本中的任一PAM 码字包括j个k阶的PAM符号，所述输入数据包括i个比特，所述码本中所有的PAM码字均满足如下条件：PAM码字的极性偏差的绝对值小于阈值m，且，PAM码字的最长游程小于阈值n，所述i，j以及k为正整数，所述n满足

向接收装置发送所述输出的PAM码字。

执行本实施例提供的方法的通信装置可以是任意以PAM码字为发送对象的设备，以VLC 系统为例，该通信装置可以为VLC系统中发送PAM码字的装置，例如：LED灯或者激光发射器。

在PAM技术的码本中记录了输入数据与PAM码字之间的对应关系。在码本中，每个PAM 码字所包含的符号数量通常是固定的。在码本中，一个输入数据可能对应一个或两个或多个 PAM码字。应理解，每个码字内的符号可以认为是一组符号，连续发送的码字所包含的符号也可以认为是一组符号。在一组符号内如果某个符号“a”连续出现，相连的“a”的这一段符号称为“a”游程，且可用游程长度来表示“a”这个符号连续出现的次数。连续出现的符号在该一组符号内连续出现的最大次数，即为该一组符号的最长游程。对一个k-PAM码字(或一组k阶PAM符号)来说极性偏差可以定义为：RD＝∑_tI(t)-T×h，I(t)为第t个k-PAM 输入符号的幅值，T为k-PAM码字总个数，h为k-PAM码字集合中k个符号幅值的均值。

在上述第一方面中，所使用的码本中PAM码字的最长游程以及极性偏差被限制在一定范围内，这可以使输出的一组PAM符号的最长游程以及极性偏差减小，即输出的一组PAM符号中连续出现某个符号的情况减少，因此调制后信号的低频分量减少，进而可以减少由于接收装置使用AC耦合器件或高通滤波器(HPF)导致的直流偏移现象，从而提高接收装置接收到的信号质量。且本实施例使用PAM技术可以保证传输速率。

结合第一方面，在第一种可能的设计中，所述码本中的任一PAM码字包括j个k阶的PAM 符号，所述输入数据包括i个比特，其中，所述i，j以及k满足[(k^j-M₁)-M₂]/2>2ⁱ-M₂。

所述M₁为第一PAM码字集合中最长游程大于或等于所述n且极性偏差绝对值大于或等于所述m的总个数，从而保证输出的j个或连续多个PAM码字的最长游程和极性偏差均在一定范围内，进而确保传输信号的的低频成分较少，并且不会因极性偏差变化过大导致的闪烁被人眼觉察，所述M₂为第一PAM码字集合中最长游程小于所述n且极性偏差为0的总个数，其中，所述第一PAM码字集合为j个k阶的PAM符号的所有可能的组合所构成的集合。

在上述第一种可能的设计中，由于PAM技术使用多幅度调制，在多幅度调制中每个幅度对应到一阶。通过i，j以及k的约束条件，去除M₁个不合格的PAM码字，并选择极性偏差的绝对值小于阈值m和最长游程小于阈值n的PAM码字对来构建码本。

基于以上说明可知，在上述第一种可能的设计所使用的码本所使用的PAM码字是从所有可能的PAM符号组合中选择的。综合考虑i，j，k三个变量，可以在保持i不变的情况下增加j和/或k的值，从而增加第一PAM码字集合中PAM码字或待选PAM码字的数量，从这些待选PAM码字中选择符合本实施例所规定的PAM码字来创建码本。

结合第一方面的第一种可能的设计中，在第二种可能的设计方式中，所述k＝2^p，所述j 为大于或等于i/p+1的最小正整数，其中p为正整数。

基于前文介绍可知，上述第二种可能的设计中需要从待选PAM码字中选择一部分PAM 码字来创建码本，那么需要获得比码本中输入数据所有组合数更多的PAM码字作为待选PAM 码字。本实施例中k＝2^p，因此调制阶数不变，通过增加PAM码字内的符号数，即增加j来增加待选PAM码字。由于PAM技术中的最大电压差通常是有限的，因此增加阶数会降低相邻阶之间的电压差。然而相邻阶之间的电压差减少会增加接收装置区分相邻阶电压的难度，相应地PAM符号的接收难度也会增加。在上述第二种可能的设计中，在保证k不变时增大j 时，可以使码本中PAM码字的阶数不变，从而使相邻阶之间的电压差值不变，进而不增加PAM码字的接收难度。

结合第一方面的第一种可能的设计中，第三种可能的设计中，所述k满足2^p<k<2^{p +1}，所述j为大于或等于i/p的最小正整数，其中p为正整数。

上述第三种可能的设计与上述第二种可能的设计的不同之处在于，上述第三种可能的设计通过增加调制阶数来增加待选PAM码字，即增加k来增加待选PAM码字。在上述第三种可能的设计中，在增大k时保持j最小化。j最小化可以使码本中PAM码字的字符数量最少，进而减少输出的PAM码字的符号数量；可以减少发送装置发送的PAM符号数量。在接收装置一侧，由于PAM码字的符号数量较少，相比较第二种可能的设计，第三种可能的设计可使用较低的发射带宽，查询对应PAM码字的输入数据时的速度也会更快。

结合第一方面、第一方面的第一种、第二种或第三种可能的设计，在第四种可能的设计方式中，所述根据输入数据在码本中对应的PAM码字的极性偏差，确定输出的PAM码字，包括：

在所述输入数据在码本中对应极性偏差为零的第一PAM码字的情况下，确定所述第一 PAM码字为所述输出的PAM码字。

本该种可能的实现方式中，码本中极性偏差为0的码字与输入数据一一对应，可以减少码本使用PAM码字的数量；还可以减少因两个或多个PAM码字对应到一个输入数据时，需要从该两个或多个PAM码字中选择一个PAM码字作为输出的PAM码字的操作，从而降低复杂度。

结合第一方面、第一方面的第一种、第二种、第三种或第四种可能的设计，在第五种可能的设计中，所述根据输入数据在码本中对应的PAM码字的极性偏差，确定输出的PAM码字，包括：

根据输入数据在码本中对应的PAM码字的极性偏差和已发送的连续X个PAM符号的极性偏差，确定输出的PAM码字；

所述确定输出的PAM码字之前，所述方法还包括：

确定或计算已发送的连续X个PAM符号的极性偏差。

在上述第五种可能的设计中，码本中可能存在两个或多个PAM码字对应到一个输入数据的情况，该两个或多个PAM码字的极性偏差不同，即，输入数据在码本中对应的PAM码字不唯一且对应的两个或多个PMA码字极性偏差不同的情况，这种情况下根据已经发送的连续X个PAM符号的极性偏差和输入数据在码本中对应的PAM码字的极性偏差来确定该两个或多个PAM码字中的一个作为输出的PAM码字。在上述第五种可能的设计中，发送装置依据已发送的连续X个PAM符号的极性偏差和码本中与输入数据对应PAM码字的极性偏差来确定输出的PAM码字，可以将发送装置在一段时间内发送的PAM符号的作为一个整体考虑时，使该整体的极性偏差保持在一个较小的值。

结合第一方面的第五种可能的设计，在第六种可能的设计中，所述确定输出的PAM码字包括：

在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为负数，以及所述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定所述第二PAM码字为所述输出的PAM码字；和/或，

在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为正数，以及所述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定所述第三PAM码字为所述输出的PAM码字；和/或，

在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为零，以及所述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定所述第二PAM码字为所述输出的PAM码字；或，

在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为零，以及所述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定所述第三PAM码字为所述输出的PAM码字。

在上述第六种可能的设计中，码本中存在两个或多个PAM码字对应到一个输入数据，该多个PAM码字中存在极性偏差为正数以及为负数的情况，例如，码本中极性偏差的极性相反的PAM码字作为一对PAM码字对应到一个输入数据。在上述第五种可能的设计中，可以使确定输出的PAM码字的极性偏差与已发送的PAM符号的极性偏差之和最小化，即，将发送装置在一段时间内发送的PAM符号作为一个整体考虑时，可以使该整体的极性偏差保持在一个较小的值。上述码本中极性偏差的极性相反的PAM码字作为一对PAM码字对应到一个输入数据，更具体地可以是码本中极性偏差的极性相反的PAM码字作为一对PAM码字对应到一个输入数据。

结合一方面的第五种或第六种可能的设计，在第七种可能的设计中，还提供了X的可选值，具体如下：所述X为非负整数，且所述X为所述j的非负整数倍。

由于输出的PAM码字是j个符号，那么输出的PAM符号以及已发送的PAM符号均会是j的非负整数倍，本实施例在考虑已发送X个符号时，将X设定为j的非负整数倍，那么计算极性偏差时可以按PAM码字为单位进行计算，从而减少计算量。

第二方面，本发明实施例还提供了一种通信方法，可以作为接收装置使用，包括：

接收装置接收PAM码字；

查询码本获得所述PAM码字对应的输出数据；其中，所述码本中的任一PAM码字包括 j个k阶的PAM符号，所述码本中所有的PAM码字均满足如下条件：PAM码字的极性偏差的绝对值小于阈值m，且，PAM码字的最长游程小于阈值n，所述i，j以及k为正整数，所述n满足

在本实施例中，接收装置可以是以PAM码字为接收对象的设备，例如：VLC系统中的具有光电二极管(pin)或雪崩光电二极管(avalanche photo diode，APD)。

结合第二方面，在第一种可能的设计中，所述i，j以及k满足[(k^j-M₁)-M₂]/2>2ⁱ-M₂；

所述M₁为第一PAM码字集合中最长游程大于或等于所述n且极性偏差绝对值大于或等于所述m的总个数，所述M₂为第一PAM码字集合中最长游程小于所述n且极性偏差为0的总个数，其中，所述第一PAM码字集合为j个k阶的PAM符号的所有可能的组合所构成的集合。

结合第二方面的第一种可能的设计，在第二种可能的设计中，在一个可能的设计中，所述k＝2^p，所述j为大于或等于i/p+1的最小正整数，其中p为正整数。

结合第二方面的第一种可能的设计，在第三种可能的设计中，在一个可能的设计中，所述k满足2^p<k<2^p+1，所述j为大于或等于i/p的最小正整数，其中p为正整数。

第三方面，本发明实施例还提供了一种通信装置，包括：

存储单元，用于存储码本，其中，所述码本中的任一PAM码字包括j个k阶的PAM符号，所述输入数据包括i个比特，所述码本中所有的PAM码字均满足如下条件：PAM码字的极性偏差的绝对值小于阈值m，且，PAM码字的最长游程小于阈值n，所述i，j以及k为正整数，所述n满足

码字确定单元，用于根据输入数据在所述码本中对应的PAM码字的极性偏差，确定输出的PAM码字；

发送单元，用于向接收装置发送所述输出的PAM码字。

结合第三方面，在第一种可能的设计中，所述i，j以及k满足[(k^j-M₁)-M₂]/2>2ⁱ-M₂；

所述M₁为第一PAM码字集合中最长游程大于或等于所述n且极性偏差绝对值大于或等于所述m的总个数，所述M₂为第一PAM码字集合中最长游程小于所述n且极性偏差为0的总个数，其中，所述第一PAM码字集合为j个k阶的PAM符号的所有可能的组合所构成的集合。

结合第三方面的第一种可能的设计，在第二种可能的设计中，所述k＝2^p，所述j为大于或等于i/p+1的最小正整数，其中p为正整数。

结合第三方面的第一种可能的设计，在第三种可能的设计中，所述k满足2^p<k<2^{p +1}，所述j为大于或等于i/p的最小正整数，其中p为正整数。

结合第三方面、第三方面的第一种、第二种或第三种可能的设计，在第四种可能的设计中，所述码字确定单元用于根据输入数据在所述码本中对应的PAM码字的极性偏差，确定输出的PAM码字包括：所述码字确定单元，用于在所述输入数据在码本中对应极性偏差为零的第一PAM码字的情况下，确定所述第一PAM码字为所述输出的PAM码字。

结合第三方面、第三方面的第一种、第二种、第三种或第四种可能的设计，在第五种可能的设计中，所述码字确定单元用于根据输入数据在所述码本中对应的PAM码字的极性偏差，确定输出的PAM码字包括：

所述码字确定单元，用于根据输入数据在码本中对应的PAM码字的极性偏差和已发送的连续X个PAM符号的极性偏差，确定输出的PAM码字；

所述码字确定单元，还用于确定或计算已发送的连续X个PAM符号的极性偏差。

结合第三方面的第五种可能的设计，在第六种可能的设计中，所述码字确定单元用于根据输入数据在所述码本中对应的PAM码字的极性偏差，确定输出的PAM码字包括：

所述码字确定单元，用于在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为负数，以及所述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定所述第二PAM码字为所述输出的PAM码字；和/或，

所述码字确定单元，用于在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为正数，以及所述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定所述第三PAM码字为所述输出的PAM码字；和/或，

所述码字确定单元，用于在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为零，以及所述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定所述第二PAM码字为所述输出的PAM码字；或，

所述码字确定单元，用于在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为零，以及所述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定所述第三PAM码字为所述输出的PAM码字。

结合第三方面的第五种或者第六种可能的设计，在第七种可能的设计中，所述X为非负整数，且所述X为所述j的非负整数倍。

第四方面，本发明实施例还提供了另一种通信装置，可以作为接收装置使用，包括：

存储单元，用于存储码本，所述码本中的任一PAM码字包括j个k阶的PAM符号，所述码本中所有的PAM码字均满足如下条件：PAM码字的极性偏差的绝对值小于阈值m，且， PAM码字的最长游程小于阈值n，所述i，j以及k为正整数，所述n满足

接收单元，用于接收PAM码字；

查询单元，用于查询所述存储单元存储的所述码本获得所述PAM码字对应的输出数据；。

结合第四种可能的设计，在第一种可能的设计中，所述码本中的任一PAM码字包括j个 k阶的PAM符号，所述输出数据包括i个比特，其中，所述i，j以及k满足 [(k^j-M₁)-M₂]/2>2ⁱ-M₂；

所述M₁为第一PAM码字集合中最长游程大于或等于所述n且极性偏差绝对值大于或等于所述m的总个数，所述M₂为第一PAM码字集合中最长游程小于所述n且极性偏差为0的总个数，其中，所述第一PAM码字集合为j个k阶的PAM符号的所有可能的组合所构成的集合。

结合第四方面的第一种可能的设计，在第二种可能的设计中，所述k＝2^p，所述j为大于或等于i/p+1的最小正整数，其中p为正整数。

结合第四方面的第一种可能的设计，在第三种可能的设计中，所述k满足2^p<k<2^{p +1}，所述j为大于或等于i/p的最小正整数，其中p为正整数。

在以上通信装置的设计中，该通信装置可以仅具有发送装置或者接收装置的功能，即，单向通信的功能，因此可以仅具有以上第三方面或者第四方面实施例中的功能单元。由于通信装置也可以是具有双向通信功能的设备，因此该通信装置可以兼具第三方面和第四方面实施例中的功能单元。

第五方面，本发明实施例还提供了一种通信装置，该通信装置包括处理器和与所述处理器相连接的存储器，所述处理器包括输入输出接口，输入输出接口用于发送信号和接收信号，所述存储器用于存储指令，所述处理器用于读取并执行存储器中的指令以控制该通信装置执行本发明各实施例中的方法。

第六方面，本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有指令，所述指令被处理器执行时，控制通信装置执行本发明实施例提供的任一项所述的方法。

第七方面，本发明实施例还提供了一种计算机程序产品，在所述计算机程序产品中包含指令，所述指令被处理器执行时控制通信设备执行如本发明实施例提供的任一项的方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。

图1是本发明实施例系统架构示意图；

图2是本发明实施例直流偏移示意图；

图3是本发明实施例符号分布统计示意图；

图4A是本发明实施例方法流程示意图；

图4B是本发明实施例方法流程示意图；

图5是本发明实施例通信装置结构示意图；

图6是本发明实施例通信装置结构示意图；

图7是本发明实施例通信装置结构示意图；

图8是本发明实施例通信装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图对本发明实施例进行描述。

如图1所示，为本发明实施例的应用场景示意图。应理解，本发明实施例提供的方法和装置可以应用于所有采用PAM技术的通信系统中，本发明实施例以可见光通信系统举例，不作为对本发明实施例的应用场景的限制。如图1所示，在可见光通信系统中，发送装置可以是VLC发射机，更具体可以是安装了VLC模块的多个LED灯；接收装置可以是VLC接收机，更具体可以是AC耦合的光电探测器。采用PAM技术的通信系统除了可见光通信系统外还可以是光纤通信系统或双绞线信号传输系统等。

首先介绍在本发明实施例中，将要涉及的几个方面的技术概念，主要包括：直流偏移现象、多幅度调制以及线路码几个方面。

一、直流偏移现象

图2所示为发送装置使用4幅脉冲幅度调制(4-PAM)发送信号，接收装置采用AC耦合接收器接收信号时，产生直流偏移现象示意图。在图2中，横轴方向为时间，纵轴方向为电压。其中，电压分为1.5V，0.5V，﹣0.5V以及﹣1.5V的4个幅度。在图2所示的4-PAM 中，每个PAM符号对应到一个电压。若发送装置连续发送某个PAM符号，则电压需要长时间保持在该符号对应的电压。在图2中，粗体线示意为理想状态下的信号，虚线为接收到的耦合结果。可以看到虚线与粗体线并不一致，特别是在连续出现1.5V，0.5V，﹣0.5V以及﹣ 1.5V电压的位置，虚线在需要保持水平时存在电压变化的情况，即存在直流偏移。

二、多幅度调制

使用多幅脉冲幅度调制(m-ary pulse-amplitude modulation,m-ary PAM)的方法，可以在低调制带宽LED的VLC系统中更快速地传输数据。常见的m-ary PAM的调制阶数有4、8、 16等。由于调制阶数多会导致接收难度大，目前通常使用4或8阶PAM。另外将待发送的二进制数据映射为PAM符号的映射方式通常选择格雷码映射，从而减少因为误符率带来的大量误码率。二进制格雷码(Binary Gray Code)简称格雷码是一种编码方式，该编码方式的一组二进制数的编码中，任意两个相邻的代码只有一位二进制数不同。另外，由于该一组二进制数的编码中最大数与最小数之间也仅一位数不同，即“首尾相连”，因此又称循环码或反射码。表1和表2提供了两种4-PAM映射表。

表1一种4-PAM映射表

二进制	4-PAM符号
		0 0	-3
0 1	-1
		1 0	1
1 1	3

表2另一种4-PAM映射表

在上表1和表2中分别包含4种PAM符号{-3,-1,1,3}，这4种PAM符号分别对应到一个二进制数，这4种PAM符号也会分别对应到一个调制幅度。其中，表2采用的是格雷码映射。

通过Matlab产生10⁵个4阶PAM随机符号{-3,-1,1,3}，然后对所产生的4阶PAM随机符号进行游程统计，其中表3为游程统计结果，依该游程统计结果可知：所有的PAM符号的游程长度都包含7，甚至含游程长度为10的情况。游程长度是指在PAM符号中，连续出现相同字符的长度(或者说某个符号连续出现的次数)，相应地发送装置在发送这些连续出现的符号时需要发送幅度连续相同的信号。例如：-3111111113，其中字符1连续出现了8次，也即连续相同的符号为1且长度为8，因此本例中包含游程长度为8的情况。

表3长度为10⁵个4阶PAM随机符号游程统计情况

举例：上表3中，符号-1的游程长度为10的情况出现1次，符号3的游程长度为7的情况出现 5次。

通过本发明实施例的分析可以知道，由于待发送数据是随机的，因此待发送数据对应的二进制数据也是随机的，这些随机的二进制数据在发送装置经过PAM调制后，可能会存在多个幅度连续相同的信号；即使经过8B10B编码，PAM信号中仍然可能存在大量幅度连续相同的信号，因此会使得调制后PAM信号中存在低频(即直流)分量。若是接收装置中使用了 AC耦合器件，该AC耦合器件会移除所接收到信号中的低频(直流)分量，从而使输出的PAM信号产生直流偏移现象；直流偏移后的PAM信号在判决时不一定能精确对应到其原本的阶，从而可能被判决为其他阶PAM信号，进而产生误码。

三、线路码

为了要解决基于4幅脉冲幅度调制(4-PAM)信号在塑料光纤中传输，且接收装置采用 AC耦合接收器接收信号时遇到的类似问题，如图2所示。可以使用线路编码来解决低频问题，思路是以较长的PAM符号来表示较短PAM符号所对应的输入信息；例如：将5个4-PAM符号所对应的输入信息用6个4-PAM符号来表示。由于5个4-PAM符号共有4⁵＝1024种符号排列组合，6个4-PAM符号共有4⁶＝4096种符号排列组合，因此可以从4096种符号排列组合中挑选一些PAM码字来表示这1024种符号排列组合。

表4给出了一个4-PAM符号的5S/6S码本(也称为，编码表，简称为码表)，在表4中每输入5个4-PAM符号，会输出6个4-PAM符号，该码本一共有1024行，每一行是一种原始5个4-PAM符号及其对应的编码后6个4-PAM符号。其中，RD表示极性偏差(running disparity)，RD＝∑_tI(t)-T×h，I(t)为第t个k-PAM输入符号的幅值(k为PAM调制阶数)， T为k-PAM码字总个数，h为k-PAM映射集合中k个符号幅值的均值。当4-PAM系统使用 {0，1，2，3}这四种幅值时，h＝1.5，因此对于6个4-PAM符号[0 0 0 3 3 3]来说，T＝6，RD ＝9-6×1.5＝0；对于6个4-PAM符号[0 0 0 2 3 3]来说，T＝6，RD＝8-6×1.5＝-1；对于6个4-PAM 符号[0 0 1 3 33]来说，T＝6，RD＝10-6×1.5＝1。

表4 5S/6S编码本

#	Input word	Coding(if RD＝+1)	Coding(if RD＝-1)
				0	0 0 0 0 0	0 0 0 3 3 3	same
1	0 0 0 0 1	0 0 1 2 3 3	same
				2	0 0 0 0 2	0 0 1 3 2 3	same
3	0 0 0 0 3	0 0 1 3 3 2	same
				4	0 0 0 1 0	0 0 2 1 3 3	same
…	…	…	…
				580	2 1 0 1 0	0 0 0 2 3 3	0 0 1 3 3 3
569	2 1 0 1 1	0 0 0 3 2 3	0 0 2 2 3 3
				570	2 1 0 1 2	0 0 0 3 3 2	0 0 2 3 2 3
571	2 1 0 1 3	0 0 1 1 3 3	0 0 2 3 3 2
				572	2 1 0 2 0	0 0 1 2 2 3	0 0 3 1 3 3
…	…	…	…

通过数学分析可计算出，6个随机4-PAM符号{0，1，2，3}求和共有19种可能，分布如图3所示。6个4-PAM符号{0，1，2，3}和的分布图，示意了在每种PAM符号和的组合数。如下表5所示。

表5 6个4-PAM符号{0，1，2，3}和的所有可能及组合数

和	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
											组合数	1	6	21	56	120	216	336	456	546	580
和	10	11	12	13	14	15	16	17	18
											组合数	546	456	336	216	120	56	21	6	1

由图3以及表4可知，RD＝0(即6个4-PAM符号和为9)的情况共有580种，RD＝-1 和RD＝1的情况均有546种，因此表4所针对前580个二进制符号(编号0～579)可以使用一个PAM码字来表示，而其他二进制符号(编号580～1023)采用两个PAM码字(RD＝-1和 RD＝1)来分别表示一组二进制符号。

依照表4，若将Matlab产生10⁵个4阶PAM随机符号{0，1，2，3}进行5S/6S编码，并对所产生的符号进行游程统计分析，得到表6，由表6可知，经过表4给出的5S/6S编码后的PAM4符号的长游程数，明显缩短，最长的游程也局限在了8。

表6长度为10⁵个4阶PAM随机符号经过5S/6S编码后游程统计情况

采用以上编码方案，并使用具有AC耦合或高通滤波特性的VLC接收装置进行信号接收可以减少因直流偏移现象而导致的信号误码概率，但是需要在时间上增加冗余。另外，输出符号的游程仍然较大，编码后PAM码字中可能会存在连续的7～8个相同幅度信号，进而有可能使得接收装置接收到的信号眼图质量会下降。应理解，为了衡量传输系统的性能优劣，通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响，这就是眼图分析法。因此眼图是一系列数字信号在示波器上累积而显示的图形，它包含了丰富的信息，从眼图上可以观察出码间串扰和噪声的影响，体现了数字信号整体的特征，从而估计系统优劣程度。另外也可以用眼图对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰，改善系统的传输性能。

本发明实施例提供了创建码本的方法，该码本会存储在发送装置和接收装置。创建的码本内中的任一PAM码字包括j个k阶的PAM符号，且码本内的PAM码字还需要满足：PAM码字的极性偏差的绝对值小于阈值m，且，PAM码字的最长游程小于阈值n，上述i，j以及 k为正整数，上述n满足

即：将码本中PAM码字的极性偏差以及最长游程分别限制在上述阈值m和n内。

本实施例中，为了将码本中PAM码字的极性偏差以及最长游程分别限制在上述阈值m 和n内，那么需要从较多的PAM码字中选择一部分符合要求的PAM码字来创建码本。假定码本中的任一PAM码字包括j个k阶的PAM符号，输入数据包括i个比特，那么上述i，j 以及k满足[(k^j-M₁)-M₂]/2>2ⁱ-M₂；

上述M₁为第一PAM码字集合中最长游程大于或等于上述n且极性偏差绝对值大于或等于上述m的总个数，上述M₂为第一PAM码字集合中最长游程小于上述n且极性偏差为0的总个数，其中，上述第一PAM码字集合为j个k阶的PAM符号的所有可能的组合所构成的集合。本实施例提供挑选创建码本所使用的PAM码字的依据，可以去掉不合格的PAM码字，选择极性偏差的绝对值小于阈值m和最长游程小于阈值n的PAM码字对来构建码本。前文对此已有说明，在此不再赘述。其中，极性偏差小于阈值m和最小游程小于n的PAM码字可以包括极性偏差为0的PAM码字，也可以包括RD＝0以及RD符号相反的PAM码字对。

基于前文介绍可知，创建码本需要有较多的PAM码字以供挑选。获得较多供挑选的PAM 码字的方式，可以是增加调制阶数(即增大k)，也可以是增加PAM码字内的符号数(即增大j)，还可以阶数和PAM码字内的符号数均增加(即增加j和k)。

在一个可能的设计中，上述k满足2^p<k<2^p+1，上述j为大于或等于i/p的最小正整数，其中p为正整数。本实施例通过增大调制阶数来获得较多待选PAM码字，即增大k的方式来获得较多待选PAM码字。

在该种可能的设计下本发明实施例提供了几种增加调制阶数后的码本示例，k、i和j满足前文记载的[(k^j-M₁)-M₂]/2>2ⁱ-M₂，具体数值本实施例不作限制；除了增加k之外，限定上述j为大于或等于i/p的最小正整数，可以在增大k时j最小化，从而减少发送装置发送的PAM符号数量，而且可以加快接收装置查找输入数据的速度，前文对此已有介绍在此不再赘述。以下给出从增加调制阶数的角度扩充PAM码字集合，并以扩充的PAM码字集合为基础设计码本的方法的示例。应理解，本实施例给出的码本作为示例，不作为对本发明方案的限制。

一个例子是8B4PAM5，如表7所示，即：将8个比特映射成4个5-PAM符号，每个5-PAM符号的电压值为{0，1，2，3，4}集合中任意一种，即：i为8，j为4，k为5。在本实施例中的码本的符号的RD需要平衡，且每个PAM码字(4个5-PAM符号)不存在3个及3个以上连续的等幅符号，即n＝3。在表7的示例中，通过增大调制阶数来扩充PAM码字集合，表7 中调制阶数为5，因此原调制阶数小于5。在表7所示中，0～83行的输入数据对应的输出的 PAM码字仅有1个且极性偏差为0，其他行的输入数据对应的PAM码字有两个且两个PAM 码字的极性偏差互为相反数。

表7一种8B4PAM5码本

通过Matlab对经过上述8B4PAM5编码后的PAM5符号的游程长度进行分析，如表8所示，2×10⁵比特经过8B4PAM5映射后变成了1×10⁵个符号，这一串符号的最长游程长度局限在了4；因此，8B4PAM5可大大减少连续等值符号的出现，从而减少直流偏移现象对信号质量的影响。

表8长度为2×10⁵个随机比特经过8B4PAM5编码后游程统计情况

另一个例子是10B5PAM5，即：将10个比特映射成5个5-PAM符号，即：i为10，j为 5，k为5。如表9所示，是一种10B5PAM5码本，由表可知每个PAM码字中不存在3个及3 个以上连续的等幅符号，即n＝3，且任一PAM码字的极性偏差的绝对值均小于4，即m＝4。在表9的示例中，通过增大调制阶数来扩充PAM码字集合，表9中调制阶数为5，因此原调制阶数小于5，原码本可以是10B5PAM4。在表9中，0～355行的输入数据对应的PAM码字仅有1个并且极性偏差为0，其他行的输入数据对应的PAM码字有两个且两个PAM码字的极性偏差互为相反数。

表9一种10B5PAM5码本

通过Matlab对长度为2×10⁵个随机比特经过上述10B5PAM5编码后的游程进行统计，如表10所示，最长的游程局限在了4；因此，可以上述方案可明显减少直流偏移现象对信号质量的影响。

表10长度为2×10⁵个随机比特经过10B5PAM5编码后游程统计情况

如表11所示，为另一种10B5PAM5码本，在表11所示的码本中每个PAM码字均不存在4个及4个以上连续的等幅信号，即n＝4。且任一PAM码字的极性偏差的绝对值均小于3，即m＝3，如表11所示，0～379行的输入数据对应的PAM符号仅有1个并且极性偏差为0，其他行的输入数据对应的PAM符号有两个且两个PAM码字的极性偏差互为相反数。

表11另一种10B5PAM5码本

通过Matlab对长度为2×10⁵个随机比特经过上述另一种10B5PAM5编码后的游程进行统计，如表12所示，最长的游程局限在了6；因此，可以该方案也可减少直流偏移现象对信号质量的影响。

表12长度为2×10⁵个随机比特经过另一种10B5PAM5编码后游程统计情况

另一个例子是2B2PAM3，如表13所示，即：将2个比特映射成2个3-PAM符号，每个3-PAM符号的电压值为{0 1 2}集合中任意一种，即：i为2，j为2，k为3；在本示例中，通过增加调制阶数来增加待选PAM码字，表13使用的阶数为3，因此原调制阶数小于3。如表 13所示，该码本中每个PAM码字不存在2个及2个以上连续的等幅信号，即n＝2。且任一 PAM码字的极性偏差的绝对值均小于2，即m＝2，如表13所示，0～1行的输入数据对应的 PAM码字仅有1个且极性偏差为0，其他行的输入数据对应的PAM码字有两个且两个PAM 码字的极性偏差互为相反数。

表13一种2B2PAM3码本

通过Matlab对长度为1×10⁵个随机比特经过上述2B2PAM3编码后的游程进行统计，如表14所示，最长的游程局限在了2；因此，可以上述方案可明显减少直流偏移现象对信号质量的影响。

表14长度为1×10⁵个随机比特经过一种2B2PAM3编码后游程统计情况

在一个可能的设计中，上述k＝2^p，上述j为大于或等于i/p+1的最小正整数，其中p为正整数。本实施例通过增加PAM码字内的符号数，即增大j的方式获得较多的可选PAM码字，然后构建码本的技术。在本发明实施例中，除增加j外，i和k满足前文记载的 [(k^j-M₁)-M₂]/2>2ⁱ-M₂，具体数值本实施例不作限制。在本实施例中k的取值最小化可以降低接收装置的接收难度，前文已有介绍在此不再赘述。在该种可能的设计中，从增加PAM 码字内符号数量的角度扩充PAM码字集合，在此基础上设计符合要求的码本，下文给出一些可能的示例。

一个例子是10B6PAM4：如表15所示，即：将10个比特映射成6个4-PAM符号，每个 4-PAM符号的电压值为{0，1，2，3}集合中任意一种，即：i为10，j为6，k为4；在本示例中，通过增加PAM码字的符号数来扩充PAM码字集合，扩充后PAM码字的符号数为6，因此原PAM码字的符号数小于6个。在表15中，0～567行的输入数据对应的PAM码字仅有 1个且极性偏差为0，其他行的输入数据对应的PAM码字有两个且两个PAM码字的极性偏差互为相反数。

表15 10B6PAM4码本

#	Input word	Coding(if RD＝+1)	Coding(if RD＝-1)
				0	0 0 0 0 0	0 0 0 3 3 3	same
1	0 0 0 0 1	0 0 1 2 3 3	same
				2	0 0 0 0 2	0 0 1 3 2 3	same
3	0 0 0 0 3	0 0 1 3 3 2	same
				4	0 0 0 1 0	0 0 2 1 3 3	same
…	…	…	…
				568	2 0 3 2 0	0 0 0 2 3 3	0 0 1 3 3 3
569	2 0 3 2 1	0 0 0 3 2 3	0 0 2 2 3 3
				570	2 0 3 2 2	0 0 0 3 3 2	0 0 2 3 2 3
571	2 0 3 2 3	0 0 1 1 3 3	0 0 2 3 3 2
				572	2 0 3 3 0	0 0 1 2 2 3	0 0 3 1 3 3
…	…	…	…

表15是根据本发明实施例方法所改进的码本，去除了表4的码本中游程长度为4的PAM 码字。

通过Matlab对长度为10⁵个4阶PAM随机符号经过10B6PAM4编码后的游程长度进行分析，最长游程比改进前有缩短，具体如表16所示，最长的游程从原来的8缩短为6。

表16长度为10⁵个4阶PAM随机符号经过10B6PAM4编码后游程统计情况

基于以上说明可知：通过限制码本中PAM码字的最长游程，可以降低发送装置发送信号中的低频分量。

应理解，以上给出的码本仅作为本发明实施例提供的PAM码本的设计方法的示例，不作为对码本的限制。只要码本中的PAM码字均满足极性偏差的绝对值小于阈值m，且，PAM码字的最长游程小于阈值n，i，j以及k为正整数，

则该码本属于本发明要求保护的范围。

本发明实施例提供的一种通信方法，如图4A所示，包括：

401A：发送装置根据输入数据在码本中对应的PAM码字的极性偏差，确定输出的PAM 码字；其中，上述码本中的任一PAM码字包括j个k阶的PAM符号，上述输入数据包括i 个比特，上述码本中所有的PAM码字均满足如下条件：PAM码字的极性偏差的绝对值小于阈值m，且，PAM码字的最长游程小于阈值n，上述i，j以及k为正整数，上述n满足

在本实施例中使用的码本可以是前文实施例中创建的任意码本，例如：表7、表9、表 11、表13或者表15中的码本。基于前文介绍，输入数据内包含i比特。

在上述输入数据在码本中对应极性偏差为零的第一PAM码字的情况下，确定上述第一 PAM码字为上述输出的PAM码字。如前文举例中的表7所示，0～83行的输入数据对应的PAM 码字仅有1种PAM码字且极性偏差为0。在获得输入数据的符号后查码本(即表7所示的码本)可以获得输出的PAM码字。在本发明实施例提供的码本中，如果PAM码字的极性偏差为0，那么该极性偏差为0的PAM码字与输入数据之间具有一一对应的关系，不需要使用两个或多个PAM码字与输入数据对应，这样可以降低码本对PAM码字数量的需求。

可选地，步骤401A还包括确定或计算已发送的连续X个PAM符号的极性偏差。此时，根据输入数据在码本中对应的PAM码字的极性偏差和已发送的连续X个PAM符号的极性偏差，确定输出的PAM码字。

根据前文给出的码本的设计方法可以知道，码本内可以包括两个或多个PAM码字对应到一个输入数据，该两个或多个PAM码字的极性偏差不同，这种情况下根据已经发送的连续X 个PAM符号的极性偏差和输入数据在码本中对应的PAM码字的极性偏差来确定该两个或多个PAM码字中的一个作为输出的PAM码字。例如在表7所示码本中，84～255的输入数据对应的PAM码字有两个，这两个PAM码字具有不同的极性偏差，且这两种极性偏差互为相反数。

确定输出的PAM码字的具体方法如下：

在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为负数，以及上述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定上述第二PAM码字为上述输出的PAM码字；和/或，

在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为正数，以及上述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定上述第三PAM码字为上述输出的PAM码字；和/或，

在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为零，以及上述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定上述第二PAM码字为上述输出的PAM码字；或，

在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为零，以及上述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定上述第三PAM码字为上述输出的PAM码字。

以表7为例，84～255行的输入数据对应的PAM码字有两种，且这两种PAM码字的极性偏差互为相反数。基于前文介绍，码本内一个输入数据对应两个或多个PAM码字的情况下，确定输出的PAM码字的过程，如图4B所示，包括：

401B：判断输入数据在码本中对应的PAM码字极性偏差是不是为零，基于前文中关于码本的设置，这里也可以是判断输入数据在码本中对应的PAM码字是否唯一；如果是，那么将该唯一的PAM码字作为输出的PAM码字，进入406B；如果不是，则进入402B；

402B：判断已发送的连续X个PAM符号的极性偏差，如果为零，进入403B；如果为正数，进入404B，如果为负进入405B；

403B：在输入数据在码本中对应的PAM码字中选择极性偏差为正数的PAM码字，或者负数的PAM码字，作为输出的PAM码字；

404B：在输入数据在码本中对应的PAM码字中选择极性偏差为负数的PAM码字，作为输出的PAM码字；

405B：在输入数据在码本中对应的PAM码字中选择极性偏差为正数的PAM码字，作为输出的PAM码字；

406B：输出PAM码字。

以前文表7所提供的8B4PAM5码本为例，由表7可知序号为84～255的输入符号均有2 种可能的输出符号，此时，如果已发送的X个符号的极性偏差为正，则选择RD为负的PAM码字作为输出的PAM码字，如果已发送的X个符号的极性偏差为负，则选择RD为正的PAM 码字作为输出的PAM码字。如果已发送的X个符号的极性偏差为零，可以在选择RD为正或者负的PAM码字作为输出的PAM码字。表9、表11以及表13中的码本使用方法和表7 使用方法相同，在此不再赘述。

402A：发送装置向接收装置发送上述输出的PAM码字，接收装置接收上述输出的PAM 码字；

403A：接收装置接收PAM码字后，查询码本获得上述PAM码字对应的输出数据；。

可以理解的是，上述接收装置和上述发送装置所使用的是相同的码本。在前文中已经介绍过，待发送的数据属于随机数据，该随机数据使用本发明实施例所提供的码本可以降低最长游程。

本发明实施例还提供了一种通信装置，如图5所示，包括：

存储单元501，用于存储码本，其中，上述码本中的任一PAM码字包括j个k阶的PAM符号，上述输入数据包括i个比特，上述码本中所有的PAM码字均满足如下条件：PAM码字的极性偏差的绝对值小于阈值m，且，PAM码字的最长游程小于阈值n，上述i，j以及k 为正整数，上述n满足

可选地，上述i，j以及k满足[(k^j-M₁)-M₂]/2>2ⁱ-M₂；

上述M₁为第一PAM码字集合中最长游程大于或等于上述n且极性偏差绝对值大于或等于上述m的总个数，上述M₂为第一PAM码字集合中最长游程小于上述n且极性偏差为0的总个数，其中，上述第一PAM码字集合为j个k阶的PAM符号的所有可能的组合所构成的集合。

可选地，在上述码本中的上述k＝2^p，上述j为大于或等于i/p+1的最小正整数，其中p 为正整数。或者，可选地，在上述码本中的上述k满足2^p<k<2^p+1，上述j为大于或等于i/p的最小正整数，其中p为正整数。

码字确定单元502，用于根据输入数据在上述码本中对应的PAM码字的极性偏差，确定输出的PAM码字；

在上述输入数据在码本中对应极性偏差为零的第一PAM码字的情况下，确定上述第一 PAM码字为上述输出的PAM码字。

可选地，上述码字确定单元502，还用于确定或计算已发送的连续X个PAM符号的极性偏差。此时上述码字确定单元502，用于根据输入数据在码本中对应的PAM码字的极性偏差和已发送的连续X个PAM符号的极性偏差，确定输出的PAM码字；

上述码字确定单元502，用于根据输入数据在上述码本中对应的PAM码字的极性偏差和已发送的连续X个PAM符号的极性偏差，确定输出的PAM码字，具体包括：

上述码字确定单元502，用于在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为负数，以及上述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定上述第二PAM码字为上述输出的PAM码字；和/或，

上述码字确定单元502，用于在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为正数，以及上述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定上述第三PAM码字为上述输出的PAM码字；和/或，

上述码字确定单元502，用于在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为零，以及上述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定上述第二PAM码字为上述输出的PAM码字；或，

上述码字确定单元502，用于在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为零，以及上述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定上述第三PAM码字为上述输出的PAM码字。

可选地，上述X为非负整数，且上述X为上述j的非负整数倍。

发送单元503，用于向接收装置发送上述输出的PAM码字。

本通信装置实施例技术效果以及更详细的码本举例，均可以参考前文方法实施例，在此不再赘述。

本发明实施例还提供了另一种通信装置，可以作为接收装置使用，如图6所示，包括：

存储单元601，用于存储码本，其中，上述码本中的任一PAM码字包括j个k阶的PAM符号，上述输入数据包括i个比特，上述码本中所有的PAM码字均满足如下条件：PAM码字的极性偏差的绝对值小于阈值m，且，PAM码字的最长游程小于阈值n，上述i，j以及k 为正整数，上述n满足

可选地，上述i，j以及k满足[(k^j-M₁)-M₂]/2>2ⁱ-M₂；

上述M₁为第一PAM码字集合中最长游程大于或等于上述n且极性偏差绝对值大于或等于上述m的总个数，上述M₂为第一PAM码字集合中最长游程小于上述n且极性偏差为0的总个数，其中，上述第一PAM码字集合为j个k阶的PAM符号的所有可能的组合所构成的集合。

可选地，上述码本中的上述k＝2^p，上述j为大于或等于i/p+1的最小正整数，其中p为正整数。

可选地，上述码本中的上述k满足2^p<k<2^p+1，上述j为大于或等于i/p的最小正整数，其中p为正整数。

接收单元602，用于接收PAM码字；

查询单元603，用于查询上述存储单元601存储的上述码本获得上述PAM码字对应的输出数据。

本通信装置实施例技术效果以及更详细的码本举例，均可以参考前文方法实施例，在此不再赘述。

在以上通信装置的实施例中，通信装置可以仅具有发送或者接收的功能，即：单向通信的功能，因此可以仅具有以上图5或图6对应实施例中的功能单元。由于通信装置也可以是具有双向通信功能的设备，因此通信装置可以兼具图5和图6对应实施例中的功能单元。

图7为本发明实施例提供的一种通信装置70，该通信装置70包括处理器701、存储器 702、输入接口703和输出接口704。

存储器702包括但不限于是随机存储记忆体(random access memory，RAM)、只读存储器(read-only memory，ROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable programmableread only memory，EPROM)、或便携式只读存储器(compact disc read-only memory，CD-ROM)，该存储器702用于相关指令及数据。输入接口703和输出接口704用于接收和发送数据。

处理器701可以是一个或多个中央处理器(central processing unit，CPU)，在处理器701 是一个CPU的情况下，该CPU可以是单核CPU，也可以是多核CPU。

该通信装置70中的处理器701用于读取上述存储器702中存储的程序代码，执行前述方法实施例中发送装置或者接收装置的方法流程。

在上述存储器702中存储有程序代码，还存储有码本。

在本实施例中，处理器701可以对应到前述图5或图6中的码字确定单元502、极性偏差确定单元504以及查询单元603的功能；输入接口703可以对应到图6中接收单元602的功能，输出接口704可以对应到图5中的发送单元503的功能；存储器702则可以对应到存储单元501或者存储单元601的功能。

在该通信装置70作为芯片或集成电路形态出现的情况下，输入接口703和输出接口704 可以是通信装置的芯片间的通信接口。

图7所示的实施例中，若该通信装置作为接收装置使用时，输出接口704用于发送确定输出的PAM码字；存储器702用于存储本发明实施例中的码本，以及用于存储指令；处理器 701用于执行上述存储器702存储的指令实现前述方法实施例中确定输出的PAM码字的方法。具体确定输出的PAM码字的方法可以参考前文方法实施例，在此不再赘述。

该通信装置作为发送装置使用时，输入接口703用于接收PAM码字；可以理解的是这里通信装置接收的PAM码字是发送装置确定输出的PAM码字；存储器702用于存储本发明实施例中的码本，以及用于存储指令；可以理解的是发送装置和接收装置所使用的码本应当是相同的；处理器701用于执行上述存储器702存储的指令实现前述方法实施例中确定输出数据的方法。具体确定输出数据的方法可以参考前文方法实施例，在此不再赘述。

图8示出了一种简化的通信装置的结构示意图。通信装置包括收发器8001、处理器8002 以及存储器8003以可通信方式连接。其中，收发器8001主要用于信号的收发以及与基带信号的转换；处理器8002主要用于基带处理，对通信装置进行控制等。

其中，收发器8001可以包含接收器、接收机或者接收电路等从而作为具有接收功能的器件使用，还可以包含发送器、发射器、发射机或者发射电路等从而作为具有发送功能的器件使用。

处理器8002通常是通信装置的控制中心，用于控制通信装置执行方法流程中关于通信装置所执行的步骤。处理器8002可以是一个或多个CPU，在处理器8002是一个CPU的情况下，该CPU可以是单核CPU，也可以是多核CPU。

若该通信装置作为接收装置使用时，收发器8001用于发送确定输出的PAM码字，即步骤402A中接收装置实现的功能；存储器8003用于存储本发明实施例中的码本，以及用于存储指令；处理器8002用于执行上述存储器8003存储的指令实现前述方法实施例中403A的方法。具体方法可以参考前文方法实施例，在此不再赘述。

该通信装置作为发送装置使用时，收发器8001用于接收PAM码字，即步骤402A中发送装置实现的功能；可以理解的是这里通信装置接收的PAM码字是发送装置确定输出的PAM码字；存储器8003用于存储本发明实施例中的码本，以及用于存储指令；可以理解的是发送装置和接收装置所使用的码本应当是相同的；处理器8002用于执行上述存储器8003存储的指令实现前述方法实施例中401A的方法。具体方法可以参考前文方法实施例，在此不再赘述。

本实施例的通信装置可以作为VLC通信的发送装置或接收装置使用，收发器8001可以包含LED灯或者激光发射器，还可以包含光电二极管或APD。

本发明实施例还提供了一种存储介质，上述计算机存储介质存储有指令，上述指令被处理器执行时，控制通信装置执行本发明实施例提供的任一项上述的方法。

本发明实施例还提供了一种计算机程序产品，在上述计算机程序产品中包含指令，上述指令被处理器执行时控制通信设备执行如本发明实施例提供的任一项的方法。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的通信装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、方法和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。上述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行上述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例上述的流程或功能。上述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。上述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者通过上述计算机可读存储介质进行传输。上述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriberline，DSL)) 或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。上述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。上述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，数字通用光盘(digital versatiledisc，DVD))、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid state disk，SSD))等。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，该流程可以由计算机程序来指令相关的硬件完成，该程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。而前述的存储介质包括：只读存储器(read-only memory，ROM)或随机存储存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。

Claims (37)

1.一种通信方法，其特征在于，包括：

根据输入数据在码本中对应的脉冲幅度调制(PAM)码字的极性偏差，确定输出的PAM码字；其中，所述码本中的任一PAM码字包括j个k阶的PAM符号，所述输入数据包括i个比特，所述码本中所有的PAM码字均满足如下条件：PAM码字的极性偏差的绝对值小于阈值m，且，PAM码字的最长游程小于阈值n，所述i，j以及k为正整数，所述n满足

向接收装置发送所述输出的PAM码字。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述i，j以及k满足[(k^j-M₁)-M₂]/2>2ⁱ-M₂；

所述M₁为第一PAM码字集合中最长游程大于或等于所述n且极性偏差绝对值大于或等于所述m的总个数，所述M₂为第一PAM码字集合中最长游程小于所述n且极性偏差为0的总个数，其中，所述第一PAM码字集合为j个k阶的PAM符号的所有可能的组合所构成的集合。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述k＝2^p，所述j为大于或等于i/p+1的最小正整数，其中p为正整数。

4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述k满足2^p<k<2^p+1，所述j为大于或等于i/p的最小正整数，其中p为正整数。

5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述根据输入数据在码本中对应的PAM码字的极性偏差，确定输出的PAM码字，包括：

在所述输入数据在码本中对应极性偏差为零的第一PAM码字的情况下，确定所述第一PAM码字为所述输出的PAM码字。

6.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述根据输入数据在码本中对应的PAM码字的极性偏差，确定输出的PAM码字，包括：

根据输入数据在码本中对应的PAM码字的极性偏差和已发送的连续X个PAM符号的极性偏差，确定输出的PAM码字；

所述确定输出的PAM码字之前，所述方法还包括：

确定或计算已发送的连续X个PAM符号的极性偏差。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据输入数据在码本中对应的PAM码字的极性偏差，确定输出的PAM码字，包括：

根据输入数据在码本中对应的PAM码字的极性偏差和已发送的连续X个PAM符号的极性偏差，确定输出的PAM码字；

所述确定输出的PAM码字之前，所述方法还包括：

确定或计算已发送的连续X个PAM符号的极性偏差。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定输出的PAM码字包括：

在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为负数，以及所述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定所述第二PAM码字为所述输出的PAM码字；和/或，

在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为正数，以及所述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定所述第三PAM码字为所述输出的PAM码字；和/或，

在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为零，以及所述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定所述第二PAM码字为所述输出的PAM码字；或，

在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为零，以及所述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定所述第三PAM码字为所述输出的PAM码字。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述确定输出的PAM码字包括：

在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为负数，以及所述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定所述第二PAM码字为所述输出的PAM码字；和/或，

在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为正数，以及所述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定所述第三PAM码字为所述输出的PAM码字；和/或，

在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为零，以及所述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定所述第二PAM码字为所述输出的PAM码字；或，

在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为零，以及所述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定所述第三PAM码字为所述输出的PAM码字。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述X为非负整数，且所述X为所述j的非负整数倍。

11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述X为非负整数，且所述X为所述j的非负整数倍。

12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述X为非负整数，且所述X为所述j的非负整数倍。

13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述X为非负整数，且所述X为所述j的非负整数倍。

14.一种通信方法，其特征在于，包括：

接收装置接收脉冲幅度调制(PAM)码字；

查询码本获得所述PAM码字对应的输出数据；其中，所述码本中的任一PAM码字包括j个k阶的PAM符号，所述码本中所有的PAM码字均满足如下条件：PAM码字的极性偏差的绝对值小于阈值m，且，PAM码字的最长游程小于阈值n，所述i，j以及k为正整数，所述n满足

15.根据权利要求14所述方法，其特征在于，所述i，j以及k满足[(k^j-M₁)-M₂]/2>2ⁱ-M₂；

所述M₁为第一PAM码字集合中最长游程大于或等于所述n且极性偏差绝对值大于或等于所述m的总个数，所述M₂为第一PAM码字集合中最长游程小于所述n且极性偏差为0的总个数，其中，所述第一PAM码字集合为j个k阶的PAM符号的所有可能的组合所构成的集合。

16.根据权利要求15所述方法，其特征在于，所述k＝2^p，所述j为大于或等于i/p+1的最小正整数，其中p为正整数。

17.根据权利要求15所述方法，其特征在于，所述k满足2^p<k<2^p+1，所述j为大于或等于i/p的最小正整数，其中p为正整数。

18.一种通信装置，其特征在于，包括：

存储单元，用于存储码本，其中，所述码本中的任一脉冲幅度调制(PAM)码字包括j个k阶的PAM符号，所述输入数据包括i个比特，所述码本中所有的PAM码字均满足如下条件：PAM码字的极性偏差的绝对值小于阈值m，且，PAM码字的最长游程小于阈值n，所述i，j以及k为正整数，所述n满足

码字确定单元，用于根据输入数据在所述码本中对应的PAM码字的极性偏差，确定输出的PAM码字；

发送单元，用于向接收装置发送所述输出的PAM码字。

19.根据权利要求18所述通信装置，其特征在于，所述i，j以及k满足[(k^j-M₁)-M₂]/2>2ⁱ-M₂；

所述M₁为第一PAM码字集合中最长游程大于或等于所述n且极性偏差绝对值大于或等于所述m的总个数，所述M₂为第一PAM码字集合中最长游程小于所述n且极性偏差为0的总个数，其中，所述第一PAM码字集合为j个k阶的PAM符号的所有可能的组合所构成的集合。

20.根据权利要求19所述通信装置，其特征在于，所述k＝2^p，所述j为大于或等于i/p+1的最小正整数，其中p为正整数。

21.根据权利要求19所述通信装置，其特征在于，所述k满足2^p<k<2^p+1，所述j为大于或等于i/p的最小正整数，其中p为正整数。

22.根据权利要求20所述通信装置，其特征在于，所述k满足2^p<k<2^p+1，所述j为大于或等于i/p的最小正整数，其中p为正整数。

23.根据权利要求15至22任一项所述的通信装置，其特征在于，所述码字确定单元用于根据输入数据在所述码本中对应的PAM码字的极性偏差，确定输出的PAM码字包括：

所述码字确定单元，用于在所述输入数据在码本中对应极性偏差为零的第一PAM码字的情况下，确定所述第一PAM码字为所述输出的PAM码字。

24.根据权利要求18至22任一项所述的通信装置，其特征在于，所述码字确定单元用于根据输入数据在所述码本中对应的PAM码字的极性偏差，确定输出的PAM码字包括：

所述码字确定单元，用于根据输入数据在码本中对应的PAM码字的极性偏差和已发送的连续X个PAM符号的极性偏差，确定输出的PAM码字；

所述码字确定单元，还用于确定或计算已发送的连续X个PAM符号的极性偏差。

25.根据权利要求23所述的通信装置，其特征在于，所述码字确定单元用于根据输入数据在所述码本中对应的PAM码字的极性偏差，确定输出的PAM码字包括：

所述码字确定单元，用于根据输入数据在码本中对应的PAM码字的极性偏差和已发送的连续X个PAM符号的极性偏差，确定输出的PAM码字。

26.根据权利要求24所述的通信装置，其特征在于，所述码字确定单元用于根据输入数据在所述码本中对应的PAM码字的极性偏差，确定输出的PAM码字包括：

所述码字确定单元，用于在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为负数，以及所述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定所述第二PAM码字为所述输出的PAM码字；和/或，

所述码字确定单元，用于在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为正数，以及所述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定所述第三PAM码字为所述输出的PAM码字；和/或，

所述码字确定单元，用于在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为零，以及所述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定所述第二PAM码字为所述输出的PAM码字；或，

所述码字确定单元，用于在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为零，以及所述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定所述第三PAM码字为所述输出的PAM码字。

27.根据权利要求25所述的通信装置，其特征在于，所述码字确定单元用于根据输入数据在所述码本中对应的PAM码字的极性偏差，确定输出的PAM码字包括：

所述码字确定单元，用于在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为负数，以及所述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定所述第二PAM码字为所述输出的PAM码字；和/或，

所述码字确定单元，用于在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为正数，以及所述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定所述第三PAM码字为所述输出的PAM码字；和/或，

所述码字确定单元，用于在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为零，以及所述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定所述第二PAM码字为所述输出的PAM码字；或，

所述码字确定单元，用于在已发送的连续X个PAM符号的极性偏差为零，以及所述输入数据在码本中对应极性偏差为正数的第二PAM码字和极性偏差为负数的第三PAM码字的情况下，确定所述第三PAM码字为所述输出的PAM码字。

28.根据权利要求24所述的通信装置，其特征在于，所述X为非负整数，且所述X为所述j的非负整数倍。

29.根据权利要求25所述的通信装置，其特征在于，所述X为非负整数，且所述X为所述j的非负整数倍。

30.根据权利要求26所述的通信装置，其特征在于，所述X为非负整数，且所述X为所述j的非负整数倍。

31.根据权利要求27所述的通信装置，其特征在于，所述X为非负整数，且所述X为所述j的非负整数倍。

32.一种通信装置，其特征在于，包括：

存储单元，用于存储码本，所述码本中的任一脉冲幅度调制(PAM)码字包括j个k阶的PAM符号，所述码本中所有的PAM码字均满足如下条件：PAM码字的极性偏差的绝对值小于阈值m，且，PAM码字的最长游程小于阈值n，所述i，j以及k为正整数，所述n满足

接收单元，用于接收PAM码字；

查询单元，用于查询所述存储单元存储的所述码本获得所述PAM码字对应的输出数据。

33.根据权利要求32所述通信装置，其特征在于，所述i，j以及k满足[(k^j-M₁)-M₂]/2>2ⁱ-M₂；

所述M₁为第一PAM码字集合中最长游程大于或等于所述n且极性偏差绝对值大于或等于所述m的总个数，所述M₂为第一PAM码字集合中最长游程小于所述n且极性偏差为0的总个数，其中，所述第一PAM码字集合为j个k阶的PAM符号的所有可能的组合所构成的集合。

34.根据权利要求33所述通信装置，其特征在于，所述k＝2^p，所述j为大于或等于i/p+1的最小正整数，其中p为正整数。

35.根据权利要求33所述通信装置，其特征在于，所述k满足2^p<k<2^p+1，所述j为大于或等于i/p的最小正整数，其中p为正整数。

36.一种通信装置，该通信装置包括处理器和与所述处理器相连接的存储器，所述处理器包括输入输出接口，输入输出接口用于发送信号和接收信号，其特征在于，所述存储器用于存储程序，所述处理器用于读取并执行存储器中的程序以控制该通信装置执行权利要求1至17中任一项中的方法。

37.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行时，控制通信装置执行如权利要求1至17中任一项所述的方法。

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