CN202737872U - 基于键控调制的可见光信号发送装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例提供了一种基于键控调制的可见光信号发送装置，该发送装置包括：分别与信源和随单位时间变化状态的伪码发生器连接的编码器；与编码器连接的键控调制器、以及与键控调制器连接的发光单元。能够提高光子物联网的安全性、并且设备成本低廉、容易实现。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及光子物联网技术技术领域，具体的，涉及一种基于键控调制的可见光信号发送装置。
【背景技术】
无线光通信技术又称可见光通讯，其通过LED光源的高频率闪烁来进行通信，有光代表1，无光代表0，其传输速率最高达每秒千兆。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；同时可见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，其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。
物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。物联网指的是将无处不在的末端设备和设施，通过各种无线或有线的长距离或短距离通讯网络实现互联互通，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面等管理和服务功能，实现对设备的高效、节能、安全、环保的“管、控、营”一体化。传统的物联网一般通过各种无线或有线的通讯网络实现互联互通，采用传统的通信技术。
现有技术中，利用可见光在自由空间近距离通信的物联网技术，这种利用可见光通信技术的物联网称之为光子物联网。光子物联网具有传统物联网的功能，只是通信的方式采用可见光进行通信。由于可见光具有指向性高，不能穿透障碍物等特点，因此比无线具备更高的安全性。光子物联网利用可见光进行近距离通信，可见光的指向性高，不能穿透障碍物，比使用无线通信方式的物联网具有更高的安全性。
但是，目前光子物联网技术并没有对原始数据进行加密，而是直接将信号调制到可见光信号上进行传输。又或者发射端与接收端只采用固定的不随时间变化的加密信号（如伪码序列）进行加密，这样就有可能存在一个安全隐患，如使用高速摄像机进行拍摄，就可以复制出同样频闪的光信号，由于接收端解码所用的伪码序列是固定的，所以复制的光信号也可以被接收端识别并进行正确解密，从而使加密失去意义。
【实用新型内容】
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于键控调制的可见光信号发送装置，能够提高光子物联网的安全性、并且设备成本低廉、容易实现。
为解决上述技术问题，本实用新型一实施例提供了一种基于键控调制的可见光信号发送装置，该发送装置包括：
分别与信源和随单位时间变化状态的伪码发生器连接的编码器；与编码器连接的键控调制器、以及与键控调制器连接的发光单元。
可选的，所述信源与所述编码器连接连接有基带信号形成器。
其中，所述键控调制器为振幅键控、频移键控、或者相移键控。
其中，所述振幅键控的第一触点与恒定电流源连接、第二触点接地。
其中，所述编码器为混频器、或者逻辑运算器。
其中，所述逻辑运算器为卷积译码器。
其中，所述发光单元为LED灯。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：编码器与随单位时间变化的伪码发生器和信源连接，因此该编码可采用伪码发生器输出的随单位时间变化伪码信号对信源输出的原始信号进行加密，由于传输的可见光信号并不是原始数据信号，而是加密后的扰码信号，并且该扰码信号随单位时间变化，不易被破解，从而提高了光子物联网的安全性。另外，与编码器连接的键控调制器由数字电路完成，它具有变换速度快、调整测试方便、体积小、设备可靠等优点，并且能降低整个系统的成本。
【附图说明】
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1，本实用新型实施例一提供的一种基于键控调制的可见光信号发送装置结构示意图；
图2，是本实用新型实施例一提供的二进制振幅键控的结构示意图；
图3，是本实用新型实施例一提供的原始数据信号和输出的已调信号的对比图；
图4，是本实用新型实施例二提供的一种基于键控调制的可见光信号发送装置结构示意图。
【具体实施方式】
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
首先，为了使本领域技术人员理解本实用新型的技术方案，下面对本实用新型所采用的技术进行简要介绍：
在数字通信系统中，其传输对象通常是二进制或多进制的数字信号，有来自各种数字终端设备的数字信息；有来自模拟信号系统的数字化编码信息，这些信息的来源统称为信源。用信源输出的二进制或者多进制数字序列去调制矩形脉冲载波的某些参数，则可将数字序列映射为相应的信号波形在信道上传输，这些信号波形中含有丰富的低频分量，甚至直流分量，称之为数字基带信号。信源需要经过基带信号形成器将信源信号映射成适合信道传输的数字基带信号。本实用新型为了防止高速摄像机对发送的数字基带信号拍摄泄密，采用随单位时间变化的伪码信号对数字基带信号进行加扰，对加扰后的信号采用键控调制的方式，加载到可见光信号上发送出去。
参见图1，是本实用新型实施例一提供的一种基于键控调制的可见光信号发送装置结构示意图，该发送装置包括：
分别与信源101和随单位时间变化状态的伪码发生器102连接的编码器103；与编码器103连接的键控调制器104、以及与键控调制器104连接的发光单元105。
信源101，用于输出原始数据信号，原始数据信号为某一控制信号或者二维码信息内容，其数字序列信号是恒定不变的，例如原始数据信号始终为110001010111100000110。
随单位时间变化状态的伪码发生器102，用于产生并输出随单位时间变化的伪码信号，该伪码信号可以是一串二进制序列。例如，在T1单位时间内伪码信号为111010011101001110100；T2时间内，伪码信号会变为100011010100101010110。
分别与信源101和伪码发生器102连接的编码器103，用于采用伪码发生器102输出的伪码信号对信源101输出的原始数据信号进行编码。该编码器103可以为混频器、也可以为逻辑运算器。下面以编码器103为逻辑运算器中的卷积译码器为例进行说明：假设原始数据信号始终为110001010111100000110。在T1单位时间内伪码信号为111010011101001110100，则伪码发生器102编码的过程如表1所示：
| 原始数据信号 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 伪码信号 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 扰码信号 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
表1T1单位时间内逻辑运算过程表
从表1可知，逻辑运算后的输出的扰码信号为001011001010101110010，与原始数据信号不相同，对原始数据起到了加密的作用。
相隔预设时间段后，假设所处的时间段为T2,由于伪码信号随单位时间而变化，所以在T2时间内，假设伪码信号会变为100011010100101010110，而原始数据信号是恒定不变的，则其编码的过程如表2所示：
| 原始数据信号 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 第一伪码信号 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 扰码信号 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
表2T2单位时间内逻辑运算过程表
从表2可知，T2时间内逻辑运算的扰码信号为010010000011001010000，与原始数据信号也不相同，并且与T1时间内的扰码信号也不同。
与编码器103连接的键控调制器104，用于对编码器103输出的扰码信号进行调制。具体的，键控调制器104利用数字信号的离散值特点去键控载波来实现数字调制。键控调制器104可以为：振幅键控(ASK)、频移键控(FSK)或者相移键控(PSK和DPSK)。键控调制器104也可以细分为二进制振幅键控(2ASK)、二进制频移键控(2FSK)、或者二进制相移键控(2PSK和2DPSK)。本实施例以键控调制器104为二进制振幅键控(2ASK)进行举例说明。
如图2所示，是本实用新型实施例一提供的二进制振幅键控的结构示意图。该二进制振幅键控包括与恒定电流源201连接的第一触点202、用于接地的第二触点203。假设原始数据信号为100100110100101101，经过与伪码发生器所产生的伪码序列进行数字逻辑运算后，生成一串加密后的二进制数字信号流。而载波信号是一恒定电流信号，其电压值能够驱动发光单元105进行发光。二进制振幅键控可以由数字集成电路组成，其中有数字开关电路，恒定电流源201输入到第一触点202，第二触点203接地，其电压值为0。当输入的数字为“1”时，二进制振幅键控的数字开关将拨到第一触点202，其输出的已调信号跟恒定电流源201输出的恒定电流信号一样，其电压能够驱动发光单元105，这时发光单元105，如LED灯发光。当输入的原始数据信号为“0”时，二进制振幅键控的数字开关将拨到第二触点203，其输出的已调信号的电压值为0，这时发光单元105不发光。当一串二进制数字信号源源不断地输入到二进制振幅键控时，数字开关就不断在第一触点202与第二触点203之间进行来回拨动，从而使输出的已调信号随着输入信号作相同的变化，这样LED就会一亮一灭的不停进行闪烁变化，从而将携带的信息发送出去，原始数据信号的输入速度不同，LED的闪烁频度也就不同。输入的原始数据信号s(t)和输出的已调制信号e(t)的对比图如图3所示。
通过本实施例所描述的使用键控法进行调制的可见光发送装置，不但能对通信数据进行加密，防止高速摄像机进行拍摄来复制频闪光信号，而且所使用的数字调制电路相对于脉冲信号发生器来说更为简单，并且具有变换速度快、调整测试方便、体积小、设备可靠等优点，对提高整个系统的安全性起到了一定的作用，还能降低整个系统的成本。
参见图4，是本实用新型实施例二提供的一种基于键控调制的可见光信号发送装置结构示意图，相对于实施例一，该发送装置信源101与编码器103之间连接有基带信号形成器301，用于将信源101输出的原始数据信号形成数字基带信号。具体的，信源101经过基带信号形成器301将数字序列映射成适合信道传输的数字基带信号。
以上对本实用新型实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (10)
1.一种基于键控调制的可见光信号发送装置，其特征在于，所述发送装置包括：
分别与信源和随单位时间变化状态的伪码发生器连接的编码器；与编码器连接的键控调制器、以及与键控调制器连接的发光单元。
2.根据权利要求1所述的发送装置，其特征在于，所述信源与所述编码器连接连接有基带信号形成器。
3.根据权利要求1所述的发送装置，其特征在于，所述键控调制器为振幅键控。
4.根据权利要求3所述的发送装置，其特征在于，所述振幅键控的第一触点与恒定电流源连接、第二触点接地。
5.根据权利要求1所述的发送装置，其特征在于，所述键控调制器为频移键控。
6.根据权利要求1所述的发送装置，其特征在于，所述键控调制器为相移键控。
7.根据权利要求1所述的发送装置，其特征在于，所述编码器为混频器。
8.根据权利要求1所述的发送装置，其特征在于，所述编码器为逻辑运算器。
9.根据权利要求8所述的发送装置，其特征在于，所述逻辑运算器为卷积译码器。
10.根据权利要求1所述的发送装置，其特征在于，所述发光单元为LED灯。
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| CN 201220264692 CN202737872U (zh) | 2012-06-06 | 2012-06-06 | 基于键控调制的可见光信号发送装置 |
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| CN 201220264692 CN202737872U (zh) | 2012-06-06 | 2012-06-06 | 基于键控调制的可见光信号发送装置 |
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| CN105472451A (zh) * | 2015-03-18 | 2016-04-06 | 深圳Tcl数字技术有限公司 | 终端间数据传输方法和装置 |
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2012
- 2012-06-06 CN CN 201220264692 patent/CN202737872U/zh not_active Expired - Lifetime
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