CN110784261A - 基于编码的无闪烁可见光通信方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于编码的无闪烁可见光通信方法及系统，包括：发射机：对需要传输的信息进行CRC编码、RS编码、RLL编码，调制，并将电信号转化成光信号进行发射；接收机：接收光信号，将光信号转化成电信号，进行解调、解码，根据解码提供的概率信息和解码算法产生预设数量的候选，通过对比输出概率最大的候选。本发明在不改变已有的可见光通信发射机的机构有点，综合考虑级联码字的情况，设计的联合解码器和选择器能降低通信误码率。
Description
技术领域
本发明涉及可见光通信技术领域，具体地，涉及一种基于编码的无闪烁可见光通信方法及系统。
背景技术
VLC(Visible Light Communication,可见光通信)利用380～780nm可见光光谱进行通信。随着带宽需求的爆炸式增长，频谱的稀缺性越来越受到人们的重视，可将光通信是应对频谱稀缺性的有效方法。LED(Light-Emitting Diodes，发光二极管)是可见光通信的重要组成部分，因为它的快速开关特性可用用来编码信息比特，使得VLC同时提供照明和通信功能具有可行性。LED具有节能、寿命长、环保等优点，被广泛使用并逐步替换了已有的白炽灯、荧光灯等光源，降低了可见光通信的部署成本。PD(Photo-Detector,光电探测器)一般用于将光信号转号成电信号。
为了振兴VLC行业，VLC标准由IEEE 802.15.7发布。在VLC标准中，使用RS(Reed-Solomon,里德-所罗门)码作为FEC(Forward Error Correction,前向纠错码)，因为它具有强大的能力来纠正突发错误。GF(Galois Field,伽罗华域)是有限域，RS(n,k)码基于GF(2w)表示每个RS符号由w个比特构成，k个RS符号输入被编码成n个RS符号输出。
闪烁是指光的亮度的波动。任何由于调制通信光源而产生的潜在闪烁都必须避免，因为闪烁会对人类造成明显的负面/有害的生理变化。为了避免闪烁，亮度的变化必须落在MFTP(Maximum Flickering Time Period，最大闪烁时间周期)内。MFTP定义为光强在人眼无法察觉的情况下变化的最大时间周期。虽然没有被广泛接受的最佳闪烁频率数，但频率大于200Hz(MFTP<5ms)通常被认为是安全的。RLL(Run Length Limited,游程长度限制)码限制了连续出现比特0或1的个数，被标准IEEE 802.15.7采用作为消除闪烁的方法。RLL(w,v)码被用来保证直流平衡，每w比特被编码成v比特，在v比特中1和0个数相等。
然而，在VLC标准中并未给出针对性的解码算法。单独考虑RS码和RLL码，RS解码器可以采用常规的BM(Berlekamp-Massey)算法，RLL解码器可以采用ML(MaximumLikelihood，最大似然)算法，但各自的解码算法没有考虑整体码字的特性。因此对于级联的RS码和RLL码，考虑整体码字的特性去设计解码算法更能提升解码表现，即降低误码率。
期刊论文:IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks-Part15.7:Short-Range Wireless Optical Communication Using Visible Light,IEEEStandard 802.15.7。
期刊论文公开了可见光通信标准(IEEE 802.15.7)定义了三种RLL(Run-lengthLimited，游程长度限制)编码，分别是曼彻斯特编码、4B6B、和8B10B编码，用于解决可见光通信中的频闪问题。如果用LED的开关表示0/1,RLL码限制了连续出现比特0或1的个数，就不会出现明显的长亮或长暗(即闪烁)。在这个标准中RS(Reed-Solomon,里德-所罗门)码是和RLL码串联的，为了解码纠错。
技术要点比较：
在可见光通信标准(IEEE 802.15.7)中，分开单独考虑RS码和RLL码解码算法，RS解码采用常规的BM(Berlekamp-Massey)算法，RLL解码根据RLL编码对应表采用硬解码，但各自的解码算法没有考虑整体码字的特性。因此对于级联的RS码和RLL码，解码误码率较高。而在本发明中，考虑整体码字的特性，设计了一种联合解码器，可以降低解码误码率。本发明中RLL编码不局限于可见光通信标准(IEEE802.15.7)中的三种，因此RLL解码也不局限于使用RLL查找表进行硬解码，可以采用相应的软件码，例如ML(Maximum Likelihood，最大似然)算法。
专利文献CN108900249A(申请号：201811064352.8)公开了一种可将光通信系统中的调光装置，由发射机和接收机两部分组成，发射机包括：FEC编码器，CRC编码器，调光编码器，OOK调制器，发光二极管LED；接收机包括：光电检测器，OOK解调器，调光译码器，CRC检测器，FEC译码器。在调光实现的过程中，首先将每一个检验块分成若干个长度为M的校验子块，然后为了得到调光值，将每一个长度为M的校验字块调光编码为长度为N的调光子块，其中，N的取值必须满足。
技术要点比较：
该发明串联FEC信道编码和调光控制。本发明串联RS编码和RLL编码。本发明中RS编码属于该发明中FEC编码的一种，而该发明中调光编码属于本发明中RLL的另一种称呼。
该发明说的调光是调节亮度百分比，本发明中的无闪烁可以认为是调光亮度50％。
该发明中把CRC放到FEC和调光控制中间。在解码部分，CRC检测器对调光解调器的输出进行校验，意味着调光解调器的输出是硬判决，并且CRC只能验错，不能纠错。如果CRC校验发现错误，丢弃相应码字，需要重传的话并不能降低整体误码率。在本发明的接收机中，CRC放到RS之后，是为了验证多个候选项，输出最优判决。本发明中的RLL解码器是软解码的，比硬解码能提供更多的信息用于联合解码，因此本发明中的联合解码器能提供更强的纠错能力。并且本发明可以接收端硬件计算资源自主调整候选数量去平衡通信可靠性。
该发明中经过FEC编码，CRC编码后，想要进行调光控制编码，需要平均拆分CRC编码后的码块，但最后可能有剩余，比如9/4＝2余1。在本发明中不存在该问题，因为每一个RS符号，可以单独作为RLL编码输入的码块。
专利文献CN108880682A(申请号：201810824231.2)公开了一种基于编码的可见光通信调光控制方法及系统，其中发送端用于编码及信号发送、接收端用于接收信号和译码，所述方法包括：发射端生成二进制传输数据流，发射端获取输入调光等级，发射端对传输数据流进行权值门限译码、输出译码结果。
技术要点比较：
如果不考虑闪烁问题(即出现多个连续的比特0或多个连续的比特1)，所有编码都应实现调光50％，因为总体上0和1出现的概率相同。该发明提出了用一个校验位限定0或1的个数。比如5为数据中1的个数不能超过3，如果超过3，就用补码代替(1变成0，0变成1)。在5位数据前加一个校验位，如果校验位是0，说明没用补码，如果校验位是1，说明用了补码。该发明的问题是一旦解码时校验位发生错误，后面所有数据也就判断错了。
本发明中使用RLL码，不会因为某一位的错误，导致整个码字的错误。因此本发明的解码正确率要明显高于该发明。并且本发明提出了一种联合解码算法，可以进一步提升解码可靠性。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于编码的无闪烁可见光通信方法及系统。本发明提出一种联合解码算法，该算法能够根据硬件计算资源自主调整候选数量去改善通信质量。该算法具有不改动一般可见光通信发射机的结构的优点，方便推广和拓展，同时保证了可见光通信的无闪烁特性。
根据本发明提供的一种基于编码的无闪烁可见光通信系统，包括
发射机模块：对需要传输的信息进行预处理，并将电信号转化成光信号进行发射；
接收机模块：接收光信号，将光信号转化成电信号，进行解调、解码，根据解码提供的概率信息和解码算法产生预设数量的候选，通过对比输出概率最大的候选。
优选地，所述发射机模块包括：
CRC编码模块：在信息比特中添加CRC校验比特，输出到RS编码器模块；
RS编码器模块：对相应输入进行前向纠错码编码，并输出到RLL编码器模块；
RLL编码器模块：对相应输入进行均衡编码，使每个RLL码中比特0和比特1个数相同；
调制器模块：将发射的电信号进行调制；
LED模块：将电信号转化成光信号并发射；
所述调制器模块包括以下任一种或任多种：开关键控OOK、脉冲位置调制PPM、多脉冲位置调制MPPM、差分脉冲位置调制DPPM；
所述信息比特是发送的信息对应的0/1比特；
所述预处理包括：CRC编码、RS编码、RLL编码以及调制。
优选地，所述接收机模块包括：
PD模块：接收光信号，将光信号转化成电信号，并输出到解调器模块；
解调器模块：将从PD模块接收到的电信号进行解调,解调后的信息输出到联合解码器模块；
联合解码器模块：接收解调器模块的输出作为输入，根据发射机编码器进行编码中产生的冗余信息进行解码，根据解码提供的概率信息和解码算法产生预设数量的候选；
选择器模块：对所有候选进行对比，输出概率最大的选项。
优选地，所述联合解码器模块包括：
RLL解码器模块：根据RLL编码器中RLL编码方式对解调后的信息采用对应的软解码，输出二进制序列和相应的概率；
候选产生器：根据RLL软解码提供的概率信息和解码算法产生预设数量的候选；
RS解码器模块：对每个候选进行解码还原；
所述选择器模块包括：
排序模块：对RS解码器模块解码后的所有候选计算概率，并按照概率从大到小的顺序排序；
CRC校验模块：对排序后的候选依次进行CRC检验，最后输出概率最大的候选。
优选地，所述解码算法包括：
接收光信号，通过解调器模块进行解调，并将解调后的信号作为RLL解码器的输入；
基于RLL解码器模块的RLL编码方式，采用相应的软解码，算出所有2w种RLL码的概率；
其中w表示RLL(w,v)编码，把w位二进制序列编码成v位二进制序列；
用
和
存储码字的最大概率和第二大概率，
和
表示最大概率和第二大概率相应的RLL码，每w比特RLL码对应一个RS符号；
其中，
di代表两个概率的比值，di越小，说明两个比值相差越小；
下标i代表从1到n之间的一个数，是下角标索引；
n代表RS(n,k)编码，表示RS编码后的码字中有n个RS符号；
产生候选的过程中，第一个c1的每个RS符号均采用概率最大的RLL码作为输入，即
其中，c1表示第一个RS码；
构造第二个RS码c2，首先复制c2＝c1，然后搜索di，确定索引i1＝argmin(di)，替换c2中的为
类似的，每次复制之前的候选，并针对除i1,i2,...,it-1以外的位置再次计算
并替换相应的
为
直到总共产生的候选个数为预设值；
搜索di是指在d1,d2,d3...,dn中查找，确定i＝it,使得dt是(d1,d2,d3...,dn)中数值最小的；
it代表1到n中某一个数，i认为是从1到n的变量，it认为是1到n的定量；
t表示1到log2h中的某个数。最终产生h个候选项，分别是c1,c2,...,ch。
优选地，所述RS解码器模块包括：针对预设数量的候选RS码字输入，分别使用BM算法进行RS解码，硬件主要使用线性反馈移位寄存器；
所述排序模块包括：在选择器模块中对RS解码后的码字计算概率，概率等于候选RS码字中每个符号概率相乘，按照概率从大到小对码字排序；
CRC校验模块：对排序后的码字依次进行CRC验证，当不满足CRC验证是，验证下一个码字；如果满足CRC验证时，作为输出，停止验证后面的码字；当所有码字都不满足时，输出第一项，即概率最大的。
根据本发明提供的一种基于编码的无闪烁可见光通信方法，包括
发射机发射步骤：对需要传输的信息进行CRC编码、RS编码、RLL编码，调制，并将电信号转化成光信号进行发射；
接收机接收步骤：接收光信号，将光信号转化成电信号，进行解调、解码，根据解码提供的概率信息和解码算法产生预设数量的候选，通过对比输出概率最大的候选。
优选地，所述发射机发射步骤包括：
CRC编码步骤：在信息比特中添加CRC校验比特，输出到RS编码器；
RS编码器编码步骤：对相应输入进行前向纠错码编码，并输出到RLL编码器；
RLL编码器编码步骤：对相应输入进行均衡编码，使每个RLL码中比特0和比特1个数相同；
调制器调制步骤：对相应输入的发射电信号进行调制；
LED发射步骤：将电信号转化成光信号并发射；
所述调制器调制步骤：调制方式包括开关键控OOK、脉冲位置调制PPM、多脉冲位置调制MPPM、差分脉冲位置调制DPPM其中任一种或任多种。
所述信息比特是发送的信息对应的0/1比特。
所述接收机接收步骤包括：
PD转换步骤：接收光信号，将光信号转化成电信号，并输出到解调器；
解调器解调步骤：将接收到的电信号进行解调；
联合解码器解码步骤：根据发射机编码器进行编码中产生的冗余信息进行解码，根据解码提供的概率信息和解码算法产生预设数量的候选；
选择器选择步骤：对所有候选进行对比，输出概率最大的选项；
所述联合解码器解码步骤包括：
RLL解码器解码步骤：根据RLL编码器中RLL编码方式采用对应的软解码，输出二进制序列和相应的概率；
候选产生器产生步骤：根据RLL软解码提供的概率信息和解码算法产生预设数量的候选；
RS解码器解码步骤：对每个候选进行解码还原；
所述选择器选择步骤包括：
排序步骤：对RS解码器步骤解码后的所有候选计算概率，并按照概率从大到小的顺序排序；
CRC校验步骤：对排序后的候选依次进行CRC检验，最后输出概率最大的候选。
优选地，所述解码算法包括：
步骤一：接收光信号，通过解调器模块进行解调，并将解调后的信号作为RLL解码器的输入；
步骤二：基于RLL解码器步骤的RLL编码方式，采用相应的软解码，算出所有2w种RLL码的概率；
其中w表示RLL(w,v)编码，把w位二进制序列编码成v位二进制序列；
用
和存储码字的最大概率和第二大概率，
和
表示最大概率和第二大概率相应的RLL码，每w比特RLL码对应一个RS符号；
其中，
di代表两个概率的比值，di越小，说明两个比值相差越小；
下标i代表从1到n之间的一个数，是下角标索引；
n代表RS(n,k)编码，表示RS编码后的码字中有n个RS符号；
步骤三：产生候选的过程中，第一个c1的每个RS符号均采用概率最大的RLL码作为输入，即
其中，c1表示第一个RS码；
构造第二个RS码c2，首先复制c2＝c1，然后搜索di，确定索引i1＝argmin(di)，替换c2中的
为
类似的，每次复制之前的候选，并针对除i1,i2,...,it-1以外的位置再次计算
并替换相应的
为
直到总共产生的候选个数为预设值；
搜索di是指在d1,d2,d3...,dn中查找，确定i＝it,使得
是(d1,d2,d3...,dn)中数值最小的；
it代表1到n中某一个数，i认为是从1到n的变量，it认为是1到n的定量；
t表示1到log2h中的某个数。最终产生h个候选项，分别是c1,c2,...,ch。
优选地，所述RS解码器解码步骤包括：针对预设数量的候选RS码字输入，分别使用BM算法进行RS解码，硬件主要使用线性反馈移位寄存器；
所述排序步骤包括：在选择器选择步骤中对RS解码后的码字计算概率，概率等于候选RS码字中每个符号概率相乘，按照概率从大到小对码字排序；
CRC校验步骤：对排序后的码字依次进行CRC验证，当不满足CRC验证是，验证下一个码字；如果满足CRC验证时，作为输出，停止验证后面的码字；当所有码字都不满足时，输出第一项，即概率最大的。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、不改变已有的可见光通信发射机设置，综合考虑级联码字的情况，设计的联合解码器和选择器能降低通信误码率；
3、可根据实际接收机性能状况，自由决定候选数量去平衡计算资源消耗和解码效果；
4、不改动发射机的设计，方便利用已有的发射机资源，只在接收机改进设计。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为基于编码的无闪烁可见光通信系统系统框图示意图
图2为基于编码的无闪烁可见光通信方法中解码算法关键步骤框图示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供的一种基于编码的无闪烁可见光通信系统，包括
发射机模块：对需要传输的信息进行CRC编码、RS(n,k)编码、RLL(w,v)编码，调制，并将电信号转化成光信号进行发射；
RS编码是一种其中RS编码可以通过信息和生成矩阵相乘进行计算，也可以通过生成多项式计算冗余进行添加；RLL编码可以采用简单的对照表，进行一一对应，也可以依据结构进行编码；
RS码是一种前向纠错码。(前向纠错码包括LDPC码、turbo码等)
此处“信息”指的是二进制序列(例如011100..)
“生成多项式”是给定的，“信息”(二进制序列)也可以转化成多项式的形式(例如：011100变成x5+x4+x3，就是保留比特1以对应的信息位)，用“信息多项式”除以“生成多项式”得到的余数就是冗余，例如“余数多项式”是x2+1,就对应101。
“添加”就是把冗余放到原来二进制序列的后边，例如上面变成了011100101.
RLL编码又可以称为“均衡编码”，为避免混淆，“均衡编码”改为“RLL编码”。
VLC标准中提供了一些RLL编码对照表，规定了RLL编码对应关系。(例如：0000被编码成001101,0001被编码成010110，0010被编码成...)这种查表的方式，不同于一般的线性分组码(需要用“生成矩阵”或“生成多项式”)。
“结构”指的是我可以认为设计一种RLL编码方式，不依赖于对照表进行编码。(比如有些论文里提出的其他RLL编码方式)具体如何进行RLL编码，不影响本发明，只要我采用相应的解码就可以(编码和解码都是相对的)。
具体地，所述发射机模块包括
CRC编码模块：在信息比特中添加CRC校验比特，输出到RS编码器模块；
具体地，所述信息比特是发送的信息对应的0/1比特。(二进制序列，例如011100...)字符串，对“信息比特”进行CRC编码，计算出“校验比特”(例如011100算出001)，编码后的二进制序列就是“信息比特”加上“校验比特”(例如011100001)
RS编码器模块：对相应输入进行前向纠错码编码，并输出到RLL编码器模块；这里是进行前向纠错编码，RS编码是一种前向纠错编码。
RLL编码器模块：对相应输入进行均衡编码，使每个RLL码中比特0和比特1个数相同，输出至调制器模块；进行RLL编码，RLL编码后，二进制序列中的0和1的个数相等(举例0111变成000111,0000变成111000,0和1个数均衡)，所以又叫“均衡编码”，也可以直接写成“进行RLL编码”。
调制器模块：将发射的电信号进行调制；调制的目的为了更高效的传输基带信号(考虑带宽，功率等问题)。
具体地，所述调制器模块：调制模块包括开关键控OOK、脉冲位置调制PPM、多脉冲位置调制MPPM、差分脉冲位置调制DPPM其中任一种或任多种；调制是为了传输信号(考虑带宽，功率等问题)，是通信过程中必须存在的环节。本发明适用于多种调制方式。
LED模块：将电信号转化成光信号并发射；
接收机模块：接收光信号，将光信号转化成电信号，进行解调、解码，根据解码提供的概率信息和解码算法产生预设数量的候选，通过对比输出概率最大的候选。
具体地，所述接收机模块包括
PD模块：接收光信号，将光信号转化成电信号，并输出到解调器模块；
解调器模块：将从PD模块接收到的电信号进行解调；
联合解码器模块：根据发射机编码器进行编码中产生的冗余信息进行解码，根据解码提供的概率信息和解码算法产生预设数量的候选；在发射机中经过RS编码和RLL编码最终得到的“码字”，经过传输后引入了一些错误(由于信道噪声干扰)，针对有错误的“码字”进行解码。编码是在RS编码器模块和RLL编码器模块产生的。
具体地，所述联合解码器模块包括：候选产生器以及多个RS解码器组成；
RLL解码器模块：根据RLL编码器中RLL编码方式采用对应的软解码，输出二进制序列和相应的概率；
候选产生器：根据RLL软解码提供的概率信息和解码算法产生预设数量的候选；
RS解码器模块：对每个候选进行解码还原；
例如：RLL解码后输出0000的概率是0.1,0001的概率是0.08，...，0111的概率是0.7,1000的概率是0.11，...)，4位二进制数对应一个RS符号，所有RS符号的概率乘积就是整个RS码字的概率。(例如RS(15,7)编码后是15个RS符号，对应15*4＝60二进制数)RS解码后，变成7个RS的码字(4*7＝28比特的二进制序列)，15个RS符号解码成7个RS符号，概率不变。7个RS符号的码字(28位的二进制序列)，被称为“候选”。
需要说明的是，候选数量根据硬件计算资源的状况预先设定，并作为联合解码器输入中的一项。联合解码器由RLL解码器，候选产生器以及多个RS解码器组成。RLL解码器根据RLL编码方式采用对应的软解码；候选产生器根据RLL软解码提供的概率信息和本发明的解码算法产生预设数量的候选。RS解码器的总数量与候选数量一致，并行对每个候选进行解码还原。
选择器模块：对所有候选进行对比，输出概率最大的选项；
具体地，所述选择器模块包括：
排序模块：对RS解码器模块解码后的所有候选计算概率，并按照概率从大到小的顺序排序；在图2中展示了联合解码器。
CRC校验模块：对排序后的候选依次进行CRC检验，最后输出概率最大的候选。算出了每个候选的概率，并对候选进行了排序。现在从概率大到概率小的候选依次进行CRC验证。如果某一候选通过CRC检验，就输出，并停止检验后面小概率的候选。如果所有候选都通不过CRC检验，就输出概率最大的候选。
具体地，所述解码算法包括：
模块一：接收光信号，通过解调器模块进行解调，并将解调后的信号作为RLL解码器的输入；
模块二：如图2所示，基于RLL解码器模块的RLL编码方式，采用相应的软解码，算出所有2w种RLL码的概率；
其中w表示RLL(w,v)编码，把w位二进制序列编码成v位二进制序列；(例如w＝4,v＝6.0000被编码成分001101)。
用
和存储码字的最大概率和第二大概率，
和表示最大概率和第二大概率相应的RLL码，每w比特RLL码对应一个RS符号；(在伽罗华域中每一个RS符号对应w位二进制序列)
其中，
RS符号的英文是RS symbol；
di代表两个概率的比值，di越小，说明两个比值相差越小；
下标i代表从1到n之间的一个数，是下角标索引；
n代表RS(n,k)编码，表示RS编码后的码字中有n个RS符号；
模块三：产生候选的过程中，第一个c1的每个RS符号均采用概率最大的RLL码作为输入，即
其中，c1表示第一个RS码；
构造第二个RS码c2，首先复制c2＝c1，然后搜索di，确定索引i1＝argmin(di)，替换c2中的
为
类似的，每次复制之前的候选，并针对除i1,i2,...,it-1以外的位置再次计算
并替换相应的
为
直到总共产生的候选个数为预设值；
搜索di是指在d1,d2,d3...,dn中查找，确定i＝it,使得
是(d1,d2,d3...,dn)中数值最小的；
it代表1到n中某一个数，i认为是从1到n的变量，it认为是1到n的定量；
t表示1到log2h中的某个数。最终产生h个候选项，分别是c1,c2,...,ch。
首先然后用
替换c2中的
每次复制之前的候选，例如(c3，c4)＝(c1，c2)，那么
并针对除i1以外的位置再次计算
i2是新的位置索引，然后用替换c3中的
类似的，用替换c4中的
如果候选个数大于四，那么继续复制候选，搜索
具体地，所述RS解码器模块包括：针对预设数量的候选RS码字输入，分别使用BM算法进行RS解码，硬件主要使用LFSR(linear feedback shift register线性反馈移位寄存器)；
RS输入是指RS码字(codeword)，一个RS码字是由n个RS符号组成的。“RS码”应该写成“RS码字”。
所述排序模块包括：在选择器模块中对RS解码后的码字计算概率，概率等于候选RS码字中每个符号概率相乘，按照概率从大到小对码字排序；
c1的概率是
(概率相乘)，
c2的概率是
类似的
CRC校验模块：对排序后的码字依次进行CRC验证，当不满足CRC验证是，验证下一个码字；如果满足CRC验证时，作为输出，停止验证后面的码字；当所有码字都不满足时，输出第一项，即概率最大的。
第一项指的是c1，通过上面的概率计算公式，
因为di>1，很容易看出p(c1)>p(c2)和p(c1)>p(c3)，然后
c1的概率最大。
本发明提供的一种基于编码的无闪烁可见光通信方法，包括
发射机发射步骤：对需要传输的信息进行CRC编码、RS(n,k)编码、RLL(w,v)编码，调制，并将电信号转化成光信号进行发射；
RS编码是一种其中RS编码可以通过信息和生成矩阵相乘进行计算，也可以通过生成多项式计算冗余进行添加；RLL编码可以采用简单的对照表，进行一一对应，也可以依据结构进行编码；
RS码是一种前向纠错码。(前向纠错码包括LDPC码、turbo码等)
此处“信息”指的是二进制序列(例如011100..)
“生成多项式”是给定的，“信息”(二进制序列)也可以转化成多项式的形式(例如：011100变成x5+x4+x3，就是保留比特1以对应的信息位)，用“信息多项式”除以“生成多项式”得到的余数就是冗余，例如“余数多项式”是x2+1,就对应101。
“添加”就是把冗余放到原来二进制序列的后边，例如上面变成了011100101.
RLL编码又可以称为“均衡编码”，为避免混淆，“均衡编码”改为“RLL编码”。
VLC标准中提供了一些RLL编码对照表，规定了RLL编码对应关系。(例如：0000被编码成001101,0001被编码成010110，0010被编码成...)这种查表的方式，不同于一般的线性分组码(需要用“生成矩阵”或“生成多项式”)。
“结构”指的是我可以认为设计一种RLL编码方式，不依赖于对照表进行编码。(比如有些论文里提出的其他RLL编码方式)具体如何进行RLL编码，不影响本发明，只要我采用相应的解码就可以(编码和解码都是相对的)。
具体地，所述发射机发射步骤包括
CRC编码步骤：在信息比特中添加CRC校验比特，输出到RS编码器；
具体地，所述信息比特是发送的信息对应的0/1比特。(二进制序列，例如011100...)字符串，对“信息比特”进行CRC编码，计算出“校验比特”(例如011100算出001)，编码后的二进制序列就是“信息比特”加上“校验比特”(例如011100001)
RS编码器编码步骤：对相应输入进行前向纠错码编码，并输出到RLL编码器；这里是进行前向纠错编码，RS编码是一种前向纠错编码。
RLL编码器编码步骤：对相应输入进行均衡编码，使每个RLL码中比特0和比特1个数相同，输出至调制器；进行RLL编码，RLL编码后，二进制序列中的0和1的个数相等(举例0111变成000111,0000变成111000,0和1个数均衡)，所以又叫“均衡编码”，也可以直接写成“进行RLL编码”。
调制器调制步骤：将发射的电信号进行调制；调制的目的为了更高效的传输基带信号(考虑带宽，功率等问题)。
具体地，所述调制器调制步骤：调制方法包括开关键控OOK、脉冲位置调制PPM、多脉冲位置调制MPPM、差分脉冲位置调制DPPM其中任一种或任多种；调制是为了传输信号(考虑带宽，功率等问题)，是通信过程中必须存在的环节。本发明适用于多种调制方式。
LED发射步骤：将电信号转化成光信号并发射；
接收机接收步骤：接收光信号，将光信号转化成电信号，进行解调、解码，根据解码提供的概率信息和解码算法产生预设数量的候选，通过对比输出概率最大的候选。
具体地，所述接收机接收步骤包括
PD转化步骤：接收光信号，将光信号转化成电信号，并输出到解调器；
解调器解调步骤：将接收到的电信号进行解调；
联合解码器解码步骤：根据发射机编码器进行编码中产生的冗余信息进行解码，根据解码提供的概率信息和解码算法产生预设数量的候选；在发射机中经过RS编码和RLL编码最终得到的“码字”，经过传输后引入了一些错误(由于信道噪声干扰)，针对有错误的“码字”进行解码。编码是在RS编码器和RLL编码器产生的。
具体地，所述联合解码器解码步骤包括：候选产生器以及多个RS解码器组成；
RLL解码器解码步骤：根据RLL编码器中RLL编码方式采用对应的软解码，输出二进制序列和相应的概率；
候选产生器：根据RLL软解码提供的概率信息和解码算法产生预设数量的候选；
RS解码器解码步骤：对每个候选进行解码还原；
例如：RLL解码后输出0000的概率是0.1,0001的概率是0.08，...，0111的概率是0.7,1000的概率是0.11，...)，4位二进制数对应一个RS符号，所有RS符号的概率乘积就是整个RS码字的概率。(例如RS(15,7)编码后是15个RS符号，对应15*4＝60二进制数)RS解码后，变成7个RS的码字(4*7＝28比特的二进制序列)，15个RS符号解码成7个RS符号，概率不变。7个RS符号的码字(28位的二进制序列)，被称为“候选”。
需要说明的是，候选数量根据硬件计算资源的状况预先设定，并作为联合解码器输入中的一项。联合解码器由RLL解码器，候选产生器以及多个RS解码器组成。RLL解码器根据RLL编码方式采用对应的软解码；候选产生器根据RLL软解码提供的概率信息和本发明的解码算法产生预设数量的候选。RS解码器的总数量与候选数量一致，并行对每个候选进行解码还原。
选择器选择步骤：对所有候选进行对比，输出概率最大的选项；
具体地，所述选择器选择步骤包括：
排序步骤：对RS解码器解码步骤解码后的所有候选计算概率，并按照概率从大到小的顺序排序；在图2中展示了联合解码器。
CRC校验步骤：对排序后的候选依次进行CRC检验，最后输出概率最大的候选。算出了每个候选的概率，并对候选进行了排序。现在从概率大到概率小的候选依次进行CRC验证。如果某一候选通过CRC检验，就输出，并停止检验后面小概率的候选。如果所有候选都通不过CRC检验，就输出概率最大的候选。
具体地，所述解码算法包括：
步骤一：接收光信号，通过解调器模块进行解调，并将解调后的信号作为RLL解码器的输入；
步骤二：如图2所示，基于RLL解码器解码步骤的RLL编码方式，采用相应的软解码，算出所有2w种RLL码的概率；
其中w表示RLL(w,v)编码，把w位二进制序列编码成v位二进制序列；(例如w＝4,v＝6.0000被编码成分001101)。
用
和
存储码字的最大概率和第二大概率，
和表示最大概率和第二大概率相应的RLL码，每w比特RLL码对应一个RS符号；(在伽罗华域中每一个RS符号对应w位二进制序列)
其中，
RS符号的英文是RS symbol；
di代表两个概率的比值，di越小，说明两个比值相差越小；
下标i代表从1到n之间的一个数，是下角标索引；
n代表RS(n,k)编码，表示RS编码后的码字中有n个RS符号；
步骤三：产生候选的过程中，第一个c1的每个RS符号均采用概率最大的RLL码作为输入，即
其中，c1表示第一个RS码；
构造第二个RS码c2，首先复制c2＝c1，然后搜索di，确定索引i1＝argmin(di)，替换c2中的
为
类似的，每次复制之前的候选，并针对除i1,i2,...,it-1以外的位置再次计算
并替换相应的
为
直到总共产生的候选个数为预设值；
搜索di是指在d1,d2,d3...,dn中查找，确定i＝it,使得
是(d1,d2,d3...,dn)中数值最小的；
it代表1到n中某一个数，i认为是从1到n的变量，it认为是1到n的定量；
t表示1到log2h中的某个数。最终产生h个候选项，分别是c1,c2,...,ch。
首先
然后用
替换c2中的
每次复制之前的候选，例如(c3，c4)＝(c1，c2)，那么
并针对除i1以外的位置再次计算
i2是新的位置索引，然后用
替换c3中的类似的，用
替换c4中的
如果候选个数大于四，那么继续复制候选，搜索
具体地，所述RS解码器解码步骤包括：针对预设数量的候选RS码字输入，分别使用BM算法进行RS解码，硬件主要使用LFSR(linear feedback shift register线性反馈移位寄存器)；
RS输入是指RS码字(codeword)，一个RS码字是由n个RS符号组成的。“RS码”应该写成“RS码字”。
所述排序步骤包括：在选择器选择步骤中对RS解码后的码字计算概率，概率等于候选RS码字中每个符号概率相乘，按照概率从大到小对码字排序；
c1的概率是
(概率相乘)，
c2的概率是
类似的
CRC校验步骤：对排序后的码字依次进行CRC验证，当不满足CRC验证是，验证下一个码字；如果满足CRC验证时，作为输出，停止验证后面的码字；当所有码字都不满足时，输出第一项，即概率最大的。
第一项指的是c1，通过上面的概率计算公式，
因为di>1，很容易看出p(c1)>p(c2)和p(c1)>p(c3)，然后
c1的概率最大。
下面通过优选例，对本发明作进一步详细说明：
优选例1：
鉴于以上需求，本发明涉及一种以编码技术实现无闪烁可见光通信的方法，系统主要包括硬件平台和软件算法两部分。其中硬件平台模型主要包括发射机和接收机。发射机包括CRC编码模块、RS编码器模块、RLL编码器模块，调制器模块，LED模块；接收机包括PD模块，解调器模块，联合解码器模块，选择器模块。软件算法基于RS码和RLL码各自的特点，设计了一种能够联合解码的算法，该算法能够根据硬件计算资源自主调整候选数量去增强通信可靠性。产生候选数量越多，总体通信误码率越低，但需要的硬件计算资源也越多。本算法具有不改动一般可见光通信发射机的结构的优点，方便推广和拓展，同时保证了可见光通信的无闪烁特性。
本可见光通信系统包括发射机和接收机两部分，发射机包括CRC-16编码，RS编码器、RLL编码器、OOK调制器、LED；接收机包括PD、解调器，OOK解调器，联合解码器，选择器。联合解码器由RLL解码器和候选产生器以及两个RS解码器组成。发射机部分基于可见光通信标准IEEE802.15.7，不需要做出改变。接收机部分应用了本发明提出的解码算法，使得通信误码率降低，并且可根据资源配置自主平衡误码率。调制器和解调器分别采用OOK调制解调，OOK调制通过开光闭合与否来发射0/1比特，是一种简单易实现的调制方式。考虑RS(15,7)码基于GF(24)和RLL(6,4)码串联。考虑室内可见光通信，整体信道噪声可等价于AWGN(Additive White Gaussian Noise,加性高斯白噪声)。在本例中，候选个数h被设定为2。
在该实施例中，系统的具体运行过程如下。
步骤一：12个信息比特通过CRC-16编码变成28个比特，即7(＝28/4)个RS符号。接着通过RS(15,7)编码变成15个RS符号。接着通过RLL(6,4)编码，每个4比特符号依照编码表变成6比特RLL码，并且6比特当中有3个0和3个1。经过OOK调制，并以光信号进行发射。
步骤二：接收光信号，通过匹配滤波器进行OOK解调，并将调后的信号作为RLL解码器的输入。每一个发射的比特用x表示，每一个接受的比特用y表示，那么y＝x+n,其中n是AWGN。
步骤三：基于RLL编码方式，采用相应的软解码，利用贝叶斯定理，算出所有2w种RLL码的概率。针对AWGN噪声特性,每比特的概率计算可以依据：
基于贝叶斯定理，
接着每6比特RLL码的概率可以由6个比特各自概率相乘得到，并且对应解码的4个比特具有相同的概率。
用和
存储可能码字的最大概率和第二大概率，然后
和
表示相应的4比特，同时对应一个RS符号，计算
步骤四：在候选产生其中，第一个RS码，c1，的每个符号均采用概率最大的4比特码作为输入，即
步骤五：构造第二个RS码c2。首先复制c2＝c1，然后搜索di，确定索引i1＝argmin(di)，替换c2中的
为
步骤六：针对2个候选RS输入，两个RS解码器使用BM算法进行RS解码。
步骤七：在选择器中对所有RS候选解码后的码字计算概率，c1的概率
c2的概率p(c2)＝p(c1)/di，按照概率从大到小依次排序。本例中p(c1)>p(c2)。
步骤八：对c1和c2依次进行CRC验证，如果c1不满足，验证c2。如果c1满足，作为输出，不验证c2。如果c1和c2都不满足，输出c1。
综上所述，本发明的积极进步效果在于：可以不改变已有的可见光通信发射机设置，只在接收机进行优化改进。综合考虑级联码字的情况，设计的联合解码器和选择器能降低通信误码率能降低通信误码率。可根据实际接收机性能状况，自由决定候选数量去平衡计算资源消耗和解码效果。
优选例2：
如图1所示，为基于编码的无闪烁可见光通信系统框图示意图，本发明的系统模型包括发射机和接收机两部分。
发射机包括如下模块：
CRC编码模块，其用于在信息比特中添加CRC校验比特，然后输入到RS编码模块；“信息比特”指的是要发送的信息对应的0/1比特(二进制序列，例如011100...)字符串，对“信息比特”进行CRC编码，计算出“校验比特”(例如011100算出001)，编码后的二进制序列就是“信息比特”加上“校验比特”(例如011100001)
RS编码器模块，其用于对相应输入进行前向纠错码编码，并输出到RLL编码模块；这里是进行前向纠错编码，RS编码是一种前向纠错编码
RLL编码器模块，其用于对相应输入均衡编码，使每个RLL码中比特0和比特1个数相同。进行RLL编码，RLL编码后，二进制序列中的0和1的个数相等(举例0111变成000111,0000变成111000,0和1个数均衡)，所以又叫“均衡编码”，也可以直接写成“进行RLL编码”。
调制器模块，其用于对发射信号进行调制。调制的目的为了更高效的传输基带信号(考虑带宽，功率等问题)
LED模块,其用于将电信号转化成光信号并发射。二进制序列(数字信号)在电路的传输过程中一直都是电信号，从最开始的“信息比特”就是电信号。直到LED光源想要发送时，才转化成光信号。
接收机包括如下模块：
PD模块,其用于接收光信号并将其转化成电信号；
解调器模块，其用于将接收到的信号进行解调；此处是从PD模块过来的电信号
联合解码器模块，其用于根据编码中的冗余信息进行解码；在发射机中经过RS编码和RLL编码最终得到的“码字”，经过传输后引入了一些错误(由于信道噪声干扰)，针对有错误的“码字”进行解码。编码是在RS编码器模块和RLL编码器模块产生的。
选择器模块，其用于对所有候选进行对比，输出最可能的选项。首先计算每个候选的概率，并从概率大到概率小的候选依次进行CRC验证。如果某一候选通过CRC检验，就输出，并停止检验后面小概率的候选。如果所有候选都通不过CRC检验，就输出概率最大的候选。
其中：联合解码器模块包括如下模块:
RLL解码器模块，其用于根据RLL编码方式采用对应的软解码；
候选产生器模块，其用于根据RLL软解码提供的概率信息和本发明的解码算法产生预设数量的候选。
RS解码器模块，其用于对每个候选进行解码还原；
其中：选择器模块包括如下模块:
排序模块：其用于对解码后的所有候选计算概率，并按照概率从大到小的顺序在图2中展示了联合解码器，“解码后”表示的是联合解码器的输出，也可以认为在RS解码后。
RLL软解码，会输出二进制序列和相应的概率(例如：RLL解码后输出0000的概率是0.1,0001的概率是0.08，...，0111的概率是0.7,1000的概率是0.11，...)，4位二进制数对应一个RS符号，所有RS符号的概率乘积就是整个RS码字的概率。(例如RS(15,7)编码后是15个RS符号，对应15*4＝60二进制数)RS解码后，变成7个RS的码字(4*7＝28比特的二进制序列)，15个RS符号解码成7个RS符号，概率不变。7个RS符号的码字(28位的二进制序列)，被称为“候选”
并对候选按照概率从大到小的顺序进行排序。
CRC校验模块：其用于对排序后的候选依次进行CRC检验，最后输出最可能的选项。上一步算出了每个候选的概率，并对候选进行了排序。现在从概率大到概率小的候选依次进行CRC验证。如果某一候选通过CRC检验，就输出，并停止检验后面小概率的候选。如果所有候选都通不过CRC检验，就输出概率最大的候选。
本发明所述无闪烁可见光通信的核心算法步骤包括：
步骤一：对需要传输的信息进行CRC编码、RS(n,k)编码、RLL(w,v)编码，调制，并电信号信号转化成光信号进行发射。RS编码是一种其中RS编码可以通过信息和生成矩阵相乘进行计算，也可以通过生成多项式计算冗余进行添加；RLL编码可以采用简单的对照表，进行一一对应，也可以依据结构进行编码；
RS码是一种前向纠错码。(前向纠错码还包括LDPC码、turbo码等)
此处“信息”指的是二进制序列(例如011100..)
“生成多项式”是给定的，“信息”(二进制序列)也可以转化成多项式的形式(例如：011100变成x5+x4+x3，就是保留比特1以对应的信息位)，用“信息多项式”除以“生成多项式”得到的余数就是冗余，例如“余数多项式”是x2+1,就对应101。
“添加”就是把冗余放到原来二进制序列的后边，例如上面变成了011100 101.
RLL编码又可以称为“均衡编码”，为避免混淆，“均衡编码”应改为“RLL编码”。
VLC标准中提供了一些RLL编码对照表，规定了RLL编码对应关系。(例如：0000被编码成001101,0001被编码成010110，0010被编码成...)这种查表的方式，不同于一般的线性分组码(需要用“生成矩阵”或“生成多项式”)，所以我用了“简单”这个词。
“结构”指的是我可以认为设计一种RLL编码方式，不依赖于对照表进行编码。(比如有些论文里提出的其他RLL编码方式)具体如何进行RLL编码，不影响我的发明，只要我采用相应的解码就可以(编码和解码都是相对的)
步骤二：接收光信号，通过滤波器进行解调，并将解调后的信号作为RLL解码器的输入。
步骤三：如图2所示，基于RLL编码方式，采用相应的软解码，算出所有2w种RLL码的概率。
其中，
RLL(w,v)编码，把w位二进制序列编码成v位二进制序列(例如w＝4,v＝6.0000被编码成分001101)
用
和
存储可能码字的最大概率和第二大概率，然后
和
表示相应的RLL码。每w比特RLL码对应一个RS符号(在伽罗华域中每一个RS符号对应w位二进制序列)，计算
其中：
RS符号英文是RS symbol，我查到的中文翻译是RS符号
di代表两个概率的比值，di越小，说明两个比值相差(相对差别)的越小。
i代表从1到n之间的一个数，是下角标索引
n代表这里定义了RS(n,k)编码，表示RS编码后的码字(codeword)中有n个RS符号。
步骤四：在候选产生其中，第一个，c1，的每个RS符号均采用概率最大的RLL码作为输入，即
在候选产生过程中，或产生(构造)候选的过程中。
此处“符号”指的是RS符号
c1表示第一个RS码
步骤五：构造第二个RS码c2。首先复制c2＝c1，然后搜索di，确定索引it＝argmin(di)，替换c2中的
为
类似的，每次复制之前的候选，并针对除ct以外的位置再次计算argmin(di)，并替换响应的s(1)为s(2)。直到总共产生的候选个数为h。
搜索di，在d1,d2,d3...,dn中查找，确定i＝it,使得是(d1,d2,d3...,dn)中数值最小的。
首先
然后用
替换c2中的
it代表1到n中某一个数(是位置索引)，如果认为i是从1到n的变量，it则是其中某个定量。
t表示某个符号，使it和i区分开。
每次复制之前的候选，例如(c3，c4)＝(c1，c2)，那么 
并针对除it以外的位置再次计算
是新的位置索引，然后用
替换c3中的
类似的，用替换c4中的
如果候选个数大于四，那么继续复制候选，搜索
ct表示这里写错了，ct应该写成it
s(1)表示这里省略了下标，具体可写成
步骤六：针对h个候选RS输入，分别使用BM算法进行RS解码，硬件主要使用LFSR(linear feedback shift register,线性反馈移位寄存器)；
RS输入是指RS码字(codeword)，一个RS码字是由n个RS符号组成的。“RS码”应该写成“RS码字”。
步骤七：在选择器中对所有RS候选解码后的码字计算概率，该概率等于候选RS码中每个符号概率相乘。按照概率从大到小对码字排序。
c1的概率是
(概率相乘)，c2的概率是
类似的
步骤八：对排序后的码字依次进行CRC验证，如果不满足，验证下一个码字。如果满足，作为输出，停止验证后面的码字。如果所有都不满足，输出第一项，即概率最大的。
第一项指的是c1，通过上面的概率计算公式，
因为di>1，很容易看出p(c1)>p(c2)和p(c1)>p(c3)，然后
c1的概率最大。
需要说明的是，候选数量根据硬件计算资源的状况预先设定，并作为联合解码器输入中的一项。联合解码器由RLL解码器，候选产生器以及多个RS解码器组成。RLL解码器根据RLL编码方式采用对应的软解码；候选产生器根据RLL软解码提供的概率信息和本发明的解码算法产生预设数量的候选。RS解码器的总数量与候选数量一致，并行对每个候选进行解码还原。
优选例3：
一种基于编码的无闪烁可见光通信方法，其特征在于，包括:
发射机由CRC编码模块、RS编码器模块、RLL编码器模块，调制器模块，LED模块组成。
接收机包括PD模块，解调器模块，联合解码器模块，选择器模块。
联合解码器由RLL解码器，候选产生器以及多个RS解码器组成；
选择器由排序模块和CRC校验模块构成。
所述的基于编码的可见光通信系统，所述发射机中：
CRC编码模块，在信息比特中添加CRC校验比特；
RS编码器，用于比特信息的前向纠错码编码；
RLL编码器，用于比特信息的均衡编码，每个RLL码中比特0和比特1个数相同；
调制器，对发射信号进行调制。可用的调制方式包括：开关键控(OOK)、脉冲位置调制(PPM)、多脉冲位置调制(MPPM)、差分脉冲位置调制(DPPM)等；但不限于提到的调制方式。调制是为了传输信号(考虑带宽，功率等问题)，是通信过程中必须存在的环节，在本发明中不具有特殊意义。这里只是为了说明本发明适用于多种调制方式，也可以删除这些语句。实施例中采用了OOK调制，是一种最简单的调制方式，方便解释说明。
LED模块,发射光信号。
所述的基于编码的可见光通信系统，所述接收机中：
PD模块,接收光信号并将其转化成电信号；
解调器，将接收到的信号进行解调；
联合解码器，根据编码中的冗余信息进行解码；
选择器，对所有候选进行对比，输出最可能的选项。
所述的基于接收机中的联合解码器，包括：
RLL解码器，根据RLL编码方式采用对应的软解码；
候选产生器，根据RLL软解码提供的概率信息和本发明的解码算法产生预设数量的候选。
RS解码器，总数量与候选数量一致，并行对每个候选进行解码还原；
所述的基于接收机中的选择器，包括：
对解码后的所有候选计算概率，并按照概率从大到小的顺序依次进行CRC检验，最后输出最可能的选项。
所述的基于解码算法的接收机，实现所述接收机解码算法具体步骤如下：
步骤一：基于RLL软解码，算出所有RLL码字的概率，用p1和p2存储可能码字的最大概率和第二大概率。
步骤二：针对每一个RS符号，计算di＝p1/p2,i＝1,2,...,n。
步骤三：第一个候选RS码的每个符号均采用p1对应的RLL码字作为输入。
步骤四：第二个候选RS码首先复制第一个候选RS码，然后搜索di,找到使di最大的索引位置，并替换第二个候选RS码在该位置的符号为p2对应的RLL码字作为输入。同理，依次复制之前的候选，并搜索di,替换p1对应的RLL解码为p2对应的RLL解码。直到候选的个数满足设定。
步骤五：对每个候选RS码，并行使用BM算法进行RS解码，硬件主要使用线性反馈移位寄存器；
步骤六：对于所有解码后的RS码字，按照概率从大到小依次排序。
步骤七：对排序后的码字依次进行CRC验证，如果不满足，验证下一个码字。如果满足，作为输出，停止验证后面的码字。如果所有都不满足，输出第一项，即概率最大项。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种基于编码的无闪烁可见光通信系统，其特征在于，包括
发射机模块：对需要传输的信息进行预处理，并将电信号转化成光信号进行发射；
接收机模块：接收光信号，将光信号转化成电信号，进行解调、解码，根据解码提供的概率信息和解码算法产生预设数量的候选，通过对比输出概率最大的候选。
2.根据权利要求1所述的一种基于编码的无闪烁可见光通信系统，其特征在于，所述发射机模块包括：
CRC编码模块：在信息比特中添加CRC校验比特，输出到RS编码器模块；
RS编码器模块：对相应输入进行前向纠错码编码，并输出到RLL编码器模块；
RLL编码器模块：对相应输入进行均衡编码，使每个RLL码中比特0和比特1个数相同；
调制器模块：将发射的电信号进行调制；
LED模块：将电信号转化成光信号并发射；
所述调制器模块包括以下任一种或任多种：开关键控OOK、脉冲位置调制PPM、多脉冲位置调制MPPM、差分脉冲位置调制DPPM；
所述信息比特是发送的信息对应的0/1比特；
所述预处理包括：CRC编码、RS编码、RLL编码以及调制。
3.根据权利要求1所述的一种基于编码的无闪烁可见光通信系统，其特征在于，所述接收机模块包括：
PD模块：接收光信号，将光信号转化成电信号，并输出到解调器模块；
解调器模块：将从PD模块接收到的电信号进行解调,解调后的信息输出到联合解码器模块；
联合解码器模块：接收解调器模块的输出作为输入，根据发射机编码器进行编码中产生的冗余信息进行解码，根据解码提供的概率信息和解码算法产生预设数量的候选；
选择器模块：对所有候选进行对比，输出概率最大的选项。
4.根据权利要求3所述的一种基于编码的无闪烁可见光通信系统，其特征在于，所述联合解码器模块包括：
RLL解码器模块：根据RLL编码器中RLL编码方式对解调后的信息采用对应的软解码，输出二进制序列和相应的概率；
候选产生器：根据RLL软解码提供的概率信息和解码算法产生预设数量的候选；
RS解码器模块：对每个候选进行解码还原；
所述选择器模块包括：
排序模块：对RS解码器模块解码后的所有候选计算概率，并按照概率从大到小的顺序排序；
CRC校验模块：对排序后的候选依次进行CRC检验，最后输出概率最大的候选。
5.根据权利要求1所述的一种基于编码的无闪烁可见光通信系统，其特征在于，所述解码算法包括：
接收光信号，通过解调器模块进行解调，并将解调后的信号作为RLL解码器的输入；
基于RLL解码器模块的RLL编码方式，采用相应的软解码，算出所有2w种RLL码的概率；
其中w表示RLL(w,v)编码，把w位二进制序列编码成v位二进制序列；
用
和
存储码字的最大概率和第二大概率，
和
表示最大概率和第二大概率相应的RLL码，每w比特RLL码对应一个RS符号；
其中，
di代表两个概率的比值，di越小，说明两个比值相差越小；
下标i代表从1到n之间的一个数，是下角标索引；
n代表RS(n,k)编码，表示RS编码后的码字中有n个RS符号；
产生候选的过程中，第一个c1的每个RS符号均采用概率最大的RLL码作为输入，即
其中，c1表示第一个RS码；
构造第二个RS码c2，首先复制c2＝c1，然后搜索di，确定索引i1＝arg min(di)，替换c2中的
为
类似的，每次复制之前的候选，并针对除i1,i2,...,it-1以外的位置再次计算
并替换相应的
为
直到总共产生的候选个数为预设值；
搜索di是指在d1,d2,d3...,dn中查找，确定i＝it,使得dt是(d1,d2,d3...,dn)中数值最小的；
it代表1到n中某一个数，i认为是从1到n的变量，it认为是1到n的定量；
t表示1到log2h中的某个数。最终产生h个候选项，分别是c1,c2,...,ch。
6.根据权利要求4所述的一种基于编码的无闪烁可见光通信系统，其特征在于，
所述RS解码器模块包括：针对预设数量的候选RS码字输入，分别使用BM算法进行RS解码，硬件主要使用线性反馈移位寄存器；
所述排序模块包括：在选择器模块中对RS解码后的码字计算概率，概率等于候选RS码字中每个符号概率相乘，按照概率从大到小对码字排序；
CRC校验模块：对排序后的码字依次进行CRC验证，当不满足CRC验证是，验证下一个码字；如果满足CRC验证时，作为输出，停止验证后面的码字；当所有码字都不满足时，输出第一项，即概率最大的。
7.一种基于编码的无闪烁可见光通信方法，其特征在于，包括
发射机发射步骤：对需要传输的信息进行CRC编码、RS编码、RLL编码，调制，并将电信号转化成光信号进行发射；
接收机接收步骤：接收光信号，将光信号转化成电信号，进行解调、解码，根据解码提供的概率信息和解码算法产生预设数量的候选，通过对比输出概率最大的候选。
8.根据权利要求7所述的一种基于编码的无闪烁可见光通信方法，其特征在于，所述发射机发射步骤包括：
CRC编码步骤：在信息比特中添加CRC校验比特，输出到RS编码器；
RS编码器编码步骤：对相应输入进行前向纠错码编码，并输出到RLL编码器；
RLL编码器编码步骤：对相应输入进行均衡编码，使每个RLL码中比特0和比特1个数相同；
调制器调制步骤：对相应输入的发射电信号进行调制；
LED发射步骤：将电信号转化成光信号并发射；
所述调制器调制步骤：调制方式包括开关键控OOK、脉冲位置调制PPM、多脉冲位置调制MPPM、差分脉冲位置调制DPPM其中任一种或任多种。
所述信息比特是发送的信息对应的0/1比特。
所述接收机接收步骤包括：
PD转换步骤：接收光信号，将光信号转化成电信号，并输出到解调器；
解调器解调步骤：将接收到的电信号进行解调；
联合解码器解码步骤：根据发射机编码器进行编码中产生的冗余信息进行解码，根据解码提供的概率信息和解码算法产生预设数量的候选；
选择器选择步骤：对所有候选进行对比，输出概率最大的选项；
所述联合解码器解码步骤包括：
RLL解码器解码步骤：根据RLL编码器中RLL编码方式采用对应的软解码，输出二进制序列和相应的概率；
候选产生器产生步骤：根据RLL软解码提供的概率信息和解码算法产生预设数量的候选；
RS解码器解码步骤：对每个候选进行解码还原；
所述选择器选择步骤包括：
排序步骤：对RS解码器步骤解码后的所有候选计算概率，并按照概率从大到小的顺序排序；
CRC校验步骤：对排序后的候选依次进行CRC检验，最后输出概率最大的候选。
9.根据权利要求7所述的一种基于编码的无闪烁可见光通信方法，其特征在于，所述解码算法包括：
步骤一：接收光信号，通过解调器模块进行解调，并将解调后的信号作为RLL解码器的输入；
步骤二：基于RLL解码器步骤的RLL编码方式，采用相应的软解码，算出所有2w种RLL码的概率；
其中w表示RLL(w,v)编码，把w位二进制序列编码成v位二进制序列；
用
和
存储码字的最大概率和第二大概率，
和
表示最大概率和第二大概率相应的RLL码，每w比特RLL码对应一个RS符号；
其中，
di代表两个概率的比值，di越小，说明两个比值相差越小；
下标i代表从1到n之间的一个数，是下角标索引；
n代表RS(n,k)编码，表示RS编码后的码字中有n个RS符号；
步骤三：产生候选的过程中，第一个c1的每个RS符号均采用概率最大的RLL码作为输入，即
其中，c1表示第一个RS码；
构造第二个RS码c2，首先复制c2＝c1，然后搜索di，确定索引i1＝arg min(di)，替换c2中的
为
类似的，每次复制之前的候选，并针对除i1,i2,...,it-1以外的位置再次计算
并替换相应的
为
直到总共产生的候选个数为预设值；
搜索di是指在d1,d2,d3...,dn中查找，确定i＝it,使得
是(d1,d2,d3...,dn)中数值最小的；
it代表1到n中某一个数，i认为是从1到n的变量，it认为是1到n的定量；
t表示1到log2h中的某个数。最终产生h个候选项，分别是c1,c2,...,ch。
10.根据权利要求8所述的一种基于编码的无闪烁可见光通信方法，其特征在于，所述RS解码器解码步骤包括：针对预设数量的候选RS码字输入，分别使用BM算法进行RS解码，硬件主要使用线性反馈移位寄存器；
所述排序步骤包括：在选择器选择步骤中对RS解码后的码字计算概率，概率等于候选RS码字中每个符号概率相乘，按照概率从大到小对码字排序；
CRC校验步骤：对排序后的码字依次进行CRC验证，当不满足CRC验证是，验证下一个码字；如果满足CRC验证时，作为输出，停止验证后面的码字；当所有码字都不满足时，输出第一项，即概率最大的。
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