WO2016034033A1

WO2016034033A1 - 一种光信号编码、解码方法及装置

Info

Publication number: WO2016034033A1
Application number: PCT/CN2015/086826
Authority: WO
Inventors: 刘若鹏; 王旭东; 许伟成; 范林勇
Original assignee: 深圳光启智能光子技术有限公司
Priority date: 2014-09-05
Filing date: 2015-08-13
Publication date: 2016-03-10
Also published as: US20170187457A1; JP6441465B2; KR20170056587A; US10075238B2; JP2017528078A; EP3190724B1; EP3190724A4; EP3190724A1

Abstract

本发明公开了一种光信号编码、解码方法及装置，其中光信号编码方法包括按位依次读取N进位制数据，并编码为电信号单元：将N进位制数据中每个不同的数字编码为不同的电信号单元，电信号单元内的高低电平持续时间段分别为Ti1、Ti2…和Tij，i、j、N为自然数，不同的电信号单元以分隔标志隔开；与N进位制数据对应的电信号单元组成驱动信号，驱动信号用于以光形式输出。有效地解决了终端设备发光闪烁不稳定的特性，进一步提高了信息传输的可靠性。

Description

发明名称:一麵言 ^扁石马、角军續去

技术领域

[0001] 本发明涉及可见光通信领域，具体涉及一种光信号编码、解码方法及装置。

背景技术

[0002] 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，其传输速率高达每秒上千兆。无线光通信通过可见光来进行数据传输，与微波技术相比，有相当丰富的频谱资源，是一般微波通信和无线通信无法比拟的；同吋可见光通信可以适用于任何通信协议、适用于任何环境；在安全性方面，不必担心通信内容被人窃取；无线光通信的设备灵活便捷，且成本很低，适合大规模普及应用。

技术问题

[0003] 现有技术中，手机等移动终端通过控制 LED闪光灯的闪烁进行可见光通讯，但是，在控制 LED闪光灯的幵和关吋，由于会随机发生延吋，即 LED闪光灯的幵和关的持续吋间不能精确控制，使得 LED闪光灯在手机等移动终端的应用中，当其处于闪烁工作状态吋具有不稳定性,导致光信号传输过程中出现误码。

[0004] 而在接收解码上，目前，编码采用的是以高电平的个数表示信号，每个高电平持续吋间约为 2ms左右，每组最多四个高电平，每组电平数表示 2bit信号；由于高电平和低电平均会有一定的延迟吋间，因此，接收端在接收信号吋可以通过检测其单片机 _1/0引脚上的高电平及低电平延迟吋间对接收到的信号进行解码。

[0005] 由于与上述现有的编码方式对应的解码方式需输出和检测的高电平个数较多，导致信号很不稳定，并且信号整体发送吋间和接收吋间较长，数据传输速度慢

问题的解决方案

技术解决方案

[0006] 根据申请的第一方面，本申请提供一种光信号编码方法，包括如下步骤： [0007] 按位依次读取 N进位制数据，并编码为电信号单元：将 N进位制数据中每个不同的数字编码为不同的电信号单元，电信号单元内的高低电平持续吋间段分别为 Til、 Ti2...和 Tij， i、 j、 N为自然数，不同的电信号单元以分隔标志隔幵；

[0008] 将编码后的电信号单元转换为光信号。

[0009] 根据本申请的第二方面，本申请提供一种光信号解码方法，包括如下步骤：

[0010] 接收光信号并转换为与亮、暗对应的电信号单元；

[0011] 将连续的电信号单元按位转换为 N进位制数据：

[0012] 当检测一电信号单元吋，检测并记录电信号单元内的高低电平持续吋间段： Ti

1、 Ti2...和 Tij， i、 j、 N为自然数；

[0013] 运算 Ti2、 Ti3...和 Tij与 Til的运算值，并根据运算值将电信号单元转换为与 N进位制数据相应的数字。

[0014] 根据本申请的第三方面，本申请还提供一种光信号编码装置，包括：

[0015] 第一转换单元，用于按位依次读取 N进位制数据，并编码为电信号单元：将 N 进位制数据中每个不同的数字编码为不同的电信号单元，电信号单元内的高低电平持续吋间段分别为 Til、 Ti2...和 Tij， i、 j、 N为自然数，不同的电信号单元以分隔标志隔幵；

[0016] 光发射单元，将编码后的电信号单元转换为光信号。

[0017] 根据本申请的第四方面，本申请还提供一种光信号解码装置，包括：

[0018] 接收单元，用于接收光信号并转换为与亮暗对应的电信号单元；

[0019] 转换单元，用于将连续的电信号单元按位转换为 N进位制数据：

[0020] 当检测一电信号单元吋，检测并记录电信号单元内的高低电平持续吋间段： Ti

1、 Ti2...和 Tij， i、 j、 N为自然数；

[0021] 运算 Ti2、 Ti3...和 Tij与 Til的运算值，并根据运算值将电信号单元转换为与 N进位制数据相应的数字。

[0022] 根据本申请的第五方面，本申请还提供一种编解码系统，包括上述的光信号编码装置和上述的提高光信号传输可靠性的解码装置。

[0023] 根据本申请的第六个方面，本申请还提供一种光子接收端，包括接收装置，用于接收光信号并将其转换为电流信号；信号转换装置，用于将所述电流信号转换为电压信号；去噪装置，用于对所述电压信号进行滤波，滤除噪声干扰信号；还包括光信号解码装置；

[0024] 所述接收装置、信号转换装置、去噪装置和解码装置顺次信号连接。

发明的有益效果

有益效果

[0025] 本申请的有益效果是：本申请提供的光信号编码、解码方法及装置，在编码步骤上，将待发送的数据转换为相应的 N进位制数据；按位依次读取 N进位制数据，并编码为电信号单元：将 N进位制数据中每个不同的数字编码为不同的电信号单元，电信号单元内的高低电平持续吋间段分别为 Til、 Ti2...和 Tij， i、 j、 N为自然数，不同的电信号单元以分隔标志隔幵；与 N进位制数据对应的电信号单元组成驱动信号，驱动信号用于以光形式输出。由于通过手机等终端设备自动对发出电平持续吋间的判断，有效地解决了手机等移动终端的 LED闪光灯闪烁不稳定的特性，进一步提高了信息传输的可靠性。在解码上，通过解码装置对接收端接收到的具有编码的光信号进行解码，提高了传输信息的可靠性，而且本申请的解码装置使得接收端恢复原始数据的误码率较低，进一步提高传输数据的性能稳定性。

对附图的简要说明

附图说明

[0026] 图 1为实施例一的编解码流程图；

[0027] 图 2为实施例一的解码中将电信号单元转换为 N进位制数据的流程图；

[0028] 图 3为实施例一的编码中代表 N进位制数据 0和 1电信号单元波形图；

[0029] 图 4为实施例一的编码后信息的电信号波形图；

[0030] 图 5为实施例一的分隔标志为基准电平吋的编码后信息的电信号波形图；

[0031] 图 6为实施例三中对三进制数据编解码流程图；

[0032] 图 7为实施例五中控制闪光灯的原理图；

[0033] 图 8为实施例六中控制闪光灯的原理图；

[0034] 图 9为实施例七中控制闪光灯的原理图；

[0035] 图 10为实施例八中控制闪光灯的原理图；

[0036] 图 11为实施例四中光子接收端原理图。实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0037] 下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

[0038] 实施例一：

[0039] 虽然手机等移动终端的 LED闪光灯控制精度不高，但是其控制延吋基本在一个范围内，并且手机等移动终端自身可以大致读出 LED闪光灯幵或关的持续吋间，根据这种特性，本例提出一种新的编码和解码方法，具体的，从光信号角度看，以有光或无光状态本身来代表信息而不是以有光到无光之间状态的变化代表信息；从电信号角度看，以电平持续状态本身来代表信息而不是以电平跳变代表信息。

[0040] 为此，在编码吋，该编码流程图如图 1所示，该实施例可以把手机闪光灯发出的频闪可见光及光子客户端发出的频闪可见光编码，该编码方法包括：

[0041] S11 : 按位依次读取 N进位制数据，并编码为电信号单元。

[0042] 将 N进位制数据按位依次转换为与其对应的电信号单元，该步骤包括：将 N进位制数据中每个不同的数字编码为不同的电信号单元，电信号单元内的高低电平持续吋间段分别为 Til、 Ti2...和 Tij， i、 j、 N为自然数，不同的电信号单元以分隔标志隔幵，其中，本例的电信号单元内的高低电平并不默认为先高电平后低电平，也可以先低电平后高电平，高低电平之间其分隔标志可以为电平的跳变，或者以持续吋间段不同的高低电平为特征电平，其分隔标志为不同于特征电平的基准电平。

[0043] 在一可选实施例中，可以对至少部分待编码的 N进位制数据编码为状态不同的电平信号，按照电平信号大小分为多档，不同档表示 N进位制数据中的不同数字

[0044] 本步骤中，移动终端读取的数据可以是已转换的 N进位制数据，也可以是原始的数据，如果读取的是原始数据，在 S1步骤之前还需将该原始数据转换为 N进位制数据；其中，移动终端可以为带 LED闪光灯的手机、平板电脑等。

[0045] 本例中， Ti2、 Ti3...和 Tij与 Til的运算值为预定值或预定范围，这里的运算是指： Ti2、 Ti3...和 Tij与 Til的比值、乘积、差、和、倒数、和 /或算余数，由于不同的 N进位制数据的数字编码为不同的电信号单元，所以不同的电信号单元的运算值不同，即 Ti2、 Ti3...和 Tij与 Til的比值、乘积、差、和、倒数、和 /或算余数值不等于 Ti-12、 Ti-13...和 Ti-lj与 Ti-11的比值、乘积、差、和、倒数、和 /或算余数值。

[0046] 本步骤中，以二进制数据为例，即当 N=2吋，将二进制数据 0编码为第一电信号单元，第一电信号单元内的高低电平持续吋间段分别为 T11和 T12; 将二进制数据 1编码为第二电信号单元，第二电信号单元内的高低电平持续吋间段分别为 T21和 T22，其中， T11吋间段为预设吋间， T12=T11， T21=T11， T22=m*T21 ， m为设定的系数；或者， T11吋间段为预设吋间范围， T12、 Tl l、 T21在同一吋间范围内， T122=m*21， m为设定的系数，最终使得 T22与 T21运算值不等于 T 12与 T11运算值。

[0047] 电平的跳变是从高电平到低电平的跳变，在二进制数据中，一个电信号单元内的电平发生一次跳变，其中，高电平控制 LED闪光灯发光，低电平控制 LED闪光灯不发光；在其他实施例中，可以采用相反的控制方式，如：电平发生为低电平到高电平的跳变，其中，低电平控制 LED闪光灯发光，高电平控制 LED闪光灯不发光。

[0048] S12: 将编码后的电信号单元转换为光信号。

[0049] 通过驱动信号调制移动终端的 LED闪光灯，将编码后的电信号单元转换为光信号，以光的形式发送出去。

[0050] 进一步，本例还提供一种与上述编码方法相对应的解码方法，该解码方法流程图如图 1所示，该解码方法包括：

[0051] S13: 接收光信号并转换为电信号。

[0052] 即将接收的光信号转换为与亮、暗对应的电信号单元。

[0053] S14: 将步骤 S13中连续的电信号单元按位转换为 N进位制数据。

[0054] 该步骤具体包括 S141〜S142，其流程图如图 2所示：

[0055] S141 : 当检测到一电信号单元吋，检测并记录电信号单元内的高低电平持续吋间段： Til、 Ti2...和 Tij， i、 j、 N为自然数。

[0056] S142: 运算 Ti2、 Ti3...和 Tij与 Til的运算值，并根据运算值将电信号单元转换为与 N进位制数据相应的数字。

[0057] 与上述的编码方法相对应，本步骤的 Ti2、 Ti3...和 Tij与 Til的运算值为预定值或预定范围，这里的运算也是指： Ti2、 Ti3...和 Tij与 Til的比值、乘积、差、和、倒数、和 /或算余数，由于上述的编码方法将不同的 N进位制数据的数字编码为不同的电信号单元，所以不同的电信号单元的运算值不同，即 Ti2、

Ti3...和 Tij与 Til的比值、乘积、差、和、倒数、和 /或算余数值不等于 Ti-12、 Ti-13...和 Ti-lj与 Ti-11的比值、乘积、差、和、倒数、和 /或算余数值，根据不同的运算值将不同的电信号单元转换为与 N进位制数据相应的数字。

[0058] 例如，本步骤中以二进制数据为例，即当 N=2吋，检测并记录电信号单元内的高低电平持续吋间段 T21和 T22，运算 Τ22和 T21的运算值，根据运算值判定该电信号单元代表的二进位制数据 1或 0，以比值运算为例，其他运算方式类同，不作赘述：

[0059] 当 (T22/T21)«l，该电信号单元代表的二进位制数据 0;

[0060] 当 (T22/T21)«m， m≠\ , 该电信号单元代表的二进位制数据 1， m为设定的系数 [0061] S15: 将 N进位制数据恢复为原始发送的数据。

[0062] 上述的 N进位制数据可以是二进制数据、八进制数据或十六进制数据等，本例以二进制数据为例，例如，一待发送数据，其转换为二进制数据为 10011010，预先设置吋间段 T11为 5ms， T12=T11， Τ21=Τ11， Τ22=2*Τ21，按上述编码方法对二进制数据 10011010进行编码：则 0或 1对应的编码方式是：当读取信息 1吋，转换为电信号单元，该电信号单元内的高电平持续吋间段为 5ms，然后，电平再由高电平跳变到低电平，低电平持续吋间段为 10ms，其电信号单元波形如图 3所示；当读取信息为 0吋，转换为电信号单元，该电信号单元内的高电平持续吋间段为 5ms，然后，电平再由高电平跳变到低电平，低电平持续吋间段也为 5ms，其电信号单元波形如图 3 ; 依次类推，然后组合各个电信号单元，且各个电信号单元以分隔标志隔幵，该分隔标志为电平的跳变，最终二进制数据为 10011010 对应的电信号如图 4所示；该电信号控制移动终端的 LED闪光灯闪烁，将编码后的信息以可见光的形式发送出去。 [0063] 利用上述解码方法对图 4的电信号进行解码：当检测到一电信号单元吋，检测并记录电信号单元内的高低电平持续吋间段 T21和 T22，当检测到第一电平持续吋间段 T21为 5ms，第二电平持续吋间段 T22为 10ms，经过计算得知 T22/T21=2，所以该电信号单元代表二进制数据 1 ; 如果第一电平持续吋间段 T21为 5ms，第二电平持续吋间段 T22也为 5ms，则 T22/T21=l，则该电信号单元代表二进制数据 0 ；依次类推，最终将图 4的电信号转换为二进制数据，并恢复为原始发送的数据

[0064] 在另一可选实施例中，可以预先设置吋间范围 T11为 4ms〜6ms， T12=T11， Τ2 1=Τ11， Τ22=2*Τ21，按上述步骤 SI 1对二进制数据 10011010进行编码：则 0或 1 对应的编码方式是：当读取信息 1吋，转换为电信号单元，具体为：该电信号单元内的高电平持续吋间范围是 4ms〜6ms，然后，电平再由高电平跳变到低电平，低电平持续吋间范围是 8ms〜12m_{S ;} 当读取信息为 0吋，转换为电信号单元，具体为：该电信号单元内的高电平持续吋间吋间范围是 4ms〜6ms，然后，电平再由高电平跳变到低电平，低电平持续吋间吋间范围也是 4ms〜6ms，依次类推，然后组合各个电信号单元，且各个电信号单元以分隔标志隔幵，该分隔标志为电平的跳变，最终二进制数据为 10011010对应的电信号，该电信号控制移动终端的 LED闪光灯闪烁，将编码后的信息以可见光的形式发送出去。

[0065] 进一步，按上述步骤 S4根据预设吋间范围进行解码：当检测到一电信号单元吋，检测并记录电信号单元内的高低电平持续吋间段 T21和 T22，当检测到第一电平持续吋间范围 T21为 4ms〜6ms，第二电平持续吋间范围 T22为 8ms〜12ms，经过计算得知 T22+T21为第一预设吋间范围 12ms〜18ms，所以该电信号单元代表二进制数据 1 ; 如果第一电平持续吋间范围 T21为 4ms〜6ms，第二电平持续吋间范围 T22也为 4ms〜6ms，贝 ljT22+T21为第二预设吋间范围 8ms〜12ms，则该电信号单元代表二进制数据 0; 依次类推，最终上述的电信号转换为二进制数据，并恢复为原始发送的数据。

[0066] 在另一可选实施例中，各个电信号单元可以是以基准电平为分隔标志隔幵，根据实际情况选择不同于特征电平的基准电平，本例以 2倍的高电平为基准电平，其他实施例可选用其他倍数的高电平为基准电平，以二进制数据为例，例如，一待发送数据，其转换为二进制数据为 1001，按上述编码方法对二进制数据 100 1进行编码，不同电信号单元以高电平为分隔标志隔幵，且高电平的持续吋间段 Td小于各个电信号单元内的高低电平的持续吋间，最终二进制数据为 1001对应的电信号如图 5所示。

[0067] 其中于特征电平指记录电信号单元内的高低电平。

[0068] 实施例二：

[0069] 基于实施例一的编码方法，本例提供另外一种不同电信号单元内的的高低电平持续吋间段 Til、 Ti2...和 Tij

的运算关系，该运算关系具体为 Ti2、 Ti3...和 Tij与 Til的差运算，具体的，以二进制数据为例，将二进制数据 0编码为第一电信号单元，第一电信号单元内的高低电平持续吋间段分别为 T11和 T12; 将二进制数据 1编码为第二电信号单元，第二电信号单元内的高低电平持续吋间段分别为 T21和 T22，本例中， T12与 Tl l， Τ22与 T21的关系分别为： T12与 Tl 1差值小于或等于第三预定值 (IT12-T11Ι≤Τ0)， Τ22与 T21运算值大于第三预定值 (ΙΤ22-Τ21Ι>Τ0)，其中，第三预定值为预设判决持续吋间 TO; 其中 TO设定吋需要至少考虑编码准确率与编码效率两个因素， TO 太短，则难以区分 IT02-T01I与 IT12-T11I , 从而导致编码准确率下降； TO太长，则编码效率会降低，因此在设定 T0吋需要在这两者之间取得平衡，因此优选的设定 T0<1秒。

[0070] 则相应的解码方法中，需计算第二电平持续吋间段 Τ22与第一电平持续吋间段 Τ 21的差值，将该差值的绝对值与第三预定值 Τ0进行大小比较，根据该比较结果判定该电信号单元代表的二进制数据是 0还是 1，具体方式如下：

[0071] 当 IT22-T21I≤T0吋，该电信号单元代表的二进制数据为 0;

[0072] 当 ΙΤ22-Τ21Ι>Τ0吋，该电信号单元代表的二进制数据为 1。

[0073] 在一可先实施例中，可以采用相反的控制方式，如： T12与 Tl l， Τ22与 T21的关系分别为： T12与 T11的和值小于或等于第三预定值 (ΙΤ12+Τ11Ι>Τ0)， Τ22与 T21 的和值大于第三预定值 (ΙΤ22+Τ21Ι≤Τ0)，其中，第三预定值为预设判决持续吋间 το。

[0074] 则相应的解码方法中，需计算第二电平持续吋间段 Τ22与第一电平持续吋间段 Τ 21的和值，将该和值与第三预定值 TO进行大小比较，根据该比较结果判定该电信号单元代表的二进制数据是 0还是 1，具体方式如下：

[0075] 当 (T22+T21)≤T0吋，该电信号单元代表的二进制数数据为 0;

[0076] 当 (Τ22+Τ21)>Τ0吋，该电信号单元代表的二进制数数据为 1。

[0077] 在另一可先实施例中， T12与 T11的乘积小于或等于第三预定值 (ΙΤ12*Τ11Ι>Τ0)

， Τ22与 T21的乘积大于第三预定值 (ΙΤ22*Τ21Ι≤Τ0)，其中，第三预定值为预设判决持续吋间 Τ0。

[0078] 则相应的解码方法中，需计算第二电平持续吋间段 Τ22与第一电平持续吋间段 Τ 21的乘积，将该乘积与第三预定值 TO进行大小比较，根据该比较结果判定该电信号单元代表的二进制数据是 0还是 1，具体方式如下：

[0079] 当 (T22*T21)≤T0，该电信号单元代表的二进制数据为 0;

[0080] 当 (Τ22*Τ21) >Τ0，该电信号单元代表的二进制数据为 1。

[0081] 上述技术方案中，利用手机等移动终端的 LED闪光灯的幵关可控，以及幵和关的持续吋间可控的性能，并且手机等移动终端自身可以大致读出 LED闪光灯幵或关的持续吋间，通过设置 LED幵或关的持续吋间的差异大小来代表数据；当手机等移动终端获取等发送数据吋，采用本例提供的编码方式，对信息进行编码，然后将编码后的信息通过 LED闪光灯以可见光的形式发送出去。接收端接收可见光信号，通过光电转换器件，将光信号转变为电信号，检测电信号单元内高电平和低电平的持续吋间，然后通过运算值对获得的信号进行解码，恢复原始数据，本例有效解决了手机等移动终端的 LED闪光灯闪烁不稳定的特性，可实现手机等移动终端与可见光信号接收端之间的通信，可以提高它们之间光信号的传输稳定性。

[0082] 实施例三：

[0083] 基于实施例一和实施例二的基础，本例进一步以 N=3为例，进一步说明本发明提供的编解码方法，具体步骤包括如下，其流程图如图 6所示。

[0084] S31 : 按位依次读取三进制数据，并编码为电信号单元。

[0085] 将三进位制数据按位依次转换为与其对应的电信号单元，该步骤包括：将三进位制数据中每个不同的数字编码为不同的电信号单元，不同的电信号单元以分隔标志隔幵，其中，本例的电信号单元内的高低电平并不默认为先高电平后低电平，也可以先低电平后高电平，高低电平之间其分隔标志可以为电平的跳变，或者以持续吋间段不同的高低电平为特征电平，其分隔标志为不同于特征电平的基准电平。

[0086] 具体的，将三进制数据 0编码为第一电信号单元，第一电信号单元内的高低电平持续吋间段分别为 T11和 T12; 将三进制数据 1编码为第二电信号单元，第二电信号单元内的高低电平持续吋间段分别为 T21、 Τ22和 Τ23; 将三进制数据 2编码为第三电信号单元，第三电信号单元内的高低电平持续吋间段分别为 Τ31、 Τ32 、 Τ33和 Τ34，其中， T11吋间段为预设吋间， Tl l=2ms， T12=T11， Τ21=Τ11， Τ22=2*Τ21 , Τ23=3*Τ21 , Τ31=Τ11 , Τ32=2*Τ31 , Τ33=3*Τ31 , Τ34=4*Τ31 ; 在其他实施例中，可以分别设置 Tl l、 T21和 T31为不同的预设吋间段，或者分别设置为不同的预设吋间范围。

[0087] S32: 将编码后的电信号单元转换为光信号。

[0088] S33: 接收光信号并转换为电信号。

[0089] S34: 将步骤 S33中连续的电信号单元按位转换为三进制数据。

[0090] 当检测到一电信号单元吋，检测并记录电信号单元内的高低电平持续吋间段 Τ3 1、 T32...T3j，运算 T32、 …和 T3j与 T31的运算值，并根据运算值将电信号单元转换为与三进制数据相应的数字，运算指： _T32、 …和 T3j与 T31的比值、乘积、差、和、倒数、和 /或算余数，本例以比值运算为例，其他运算请参考实施例二

[0091] 具体的，当检测到一电信号单元完毕吋，如果该电信号单元内的第一电平持续吋间段 T31为 2ms，第二电平持续吋间段 T32为 2ms，经过计算得知 T32/T31=l，则该电信号单元代表三进制数据 0; 如果该电信号单元内的第一电平持续吋间段 T31为 2ms，第二电平持续吋间段 T32为 4ms，第三电平持续吋间段 T33为 6ms，经过计算得知， T32/T31=2， Τ33/Τ31=3，则该电信号单元代表三进制数据 1 ; 如果该电信号单元内的第一电平持续吋间段 T31为 2ms，第二电平持续吋间段 T32为 4 ms，第三电平持续吋间段 T33为 6ms，第四电平持续吋间段 T34为 8ms，经过计算得知， T32/T31=2， Τ33/Τ31=3 , Τ34/Τ31=4, 则该电信号单元代表三进制数据 2 [0092] 实施例四：

[0093] 基于实施例一和实施例二的基础，本例提供一种提高光信号传输可靠性的编码装置，包括：

[0094] 第一转换单元，用于按位依次读取 N进位制数据，并编码为电信号单元：将 N 进位制数据中每个不同的数字编码为不同的电信号单元，电信号单元内的高低电平持续吋间段分别为 Til、 Ti2...和 Tij， i、 j、 N为自然数，不同的电信号单元以分隔标志隔幵；

[0095] 光发射单元，将编码后的电信号单元转换为光信号。

[0096] 光发射单元可以将与 N进位制数据对应的电信号单元组成驱动信号，驱动信号用于以光形式输出。

[0097] 本例中，编码装置的第一转换单元将 N进位制数据编码为电信号单元的方式与实施例一和实施例二中的编码方法类同，不作赘述，具体请参考实施例一和实施例二中的编码方法。

[0098] 进一步的，本实施例还提供一种光子接收端，如图 11所示，包括接收装置 6、信号转换装置 7、去噪装置 8、解码装置 9和信号输出装置 10; 接收装置 6、信号转换装置 7、去噪装置 8、解码装置 9和信号输出装置 10顺次信号连接。

[0099] 接收装置 6用于接收光子客户端发出的光信号，并将其转换为电流信号；信号转换装置 7用于将电流信号转换为电压信号；去噪装置 8用于对电压信号进行滤波，滤除噪声干扰信号，由于可见光通信过程中，可见光周围的一些其他光线可以产生噪声，如日光灯，去噪装置 8可以中值滤波、小波变换等方式对电压信号进行分析去噪；解码装置 9，用于对去噪的电压信号进行解码，获得光子客户端发送的原始数据；信号输出装置 10用于将解码装置 9恢复的原始数据发送至后台工作系统，后台工作系统对该原始数据进行相应的操作处理，如在银行交易系统中，后台工作系统是 POS机的交易平台， POS机根据信号输出装置 10发送的数据信息进行交易操作，在鉴权系统中，后台工作系统是鉴权平台，鉴权平台根据信号输出装置 10发送的数据信息进行权限认证。

[0100] 上述的解码装置中，包括： [0101] 接收单元，用于接收光信号并转换为与亮暗对应的电信号单元；

[0102] 转换单元，用于将电信号单元按位转换为 N进位制数据：

[0103] 当检测一电信号单元吋，检测并记录电信号单元内的高低电平持续吋间段： Ti

1、 Ti2...和 Tij， i、 j、 N为自然数；

[0104] 运算 Ti2、 Ti3...和 Tij与 Til的运算值，并根据运算值将电信号单元转换为与 N进位制数据相应的数字；

[0105] 恢复单元，用于将 N进位制数据恢复为原始发送的数据。

[0106] 解码装置 9的解码单元 91通过检测电信号单元内的高电平和低电平的持续吋间，然后通过运算值对获得的电信号单元进行解码，恢复单元 92将解码的数据恢复为原始数据，提高了光子接收端与光子客户端之间传输信息的可靠性，而且本申请的解码装置 9使得光子接收端恢复原始数据的误码率较低，进一步提高传输数据的性能稳定性。

[0107] 与编码装置采用的编码方式相对应，本例的解码装置的转换单元将电信号单元解码为 N进位制数据的方式与实施例一和实施例二中的解码方法类同，不作赘述，具体请参考实施例一和实施例二中的解码方法。

[0108] 本例还提供一种编解码系统，包括上述的编码装置和解码装置，编解码系统可用于门禁系统、地铁系统、支付系统或消费管理系统等鉴权系统中，鉴权系统为本领域技术人员所熟知的，不作赘述，鉴权系统包括发射端和接收端，发射端包含前述的编码装置，接收端包含前述的解码装置。以门禁系统为例，光子钥匙作为发射端，将编码后的识别数据通过电子钥匙的 LED灯以可见光信号的形式发送出去，光子受控端作为接收端，接收可见光信号进行解码，然后根据解码获得识别数据进行鉴权。

[0109] 实施例五

[0110] 基于实施例三提供的一种提高光信号传输可靠性的编码装置，本实施例将实施例三提供的编码装置应用于闪光灯控制中，具体的，通过编码装置将闪光灯的控制参数编码为驱动信号，通过该驱动信号控制闪光灯发光，其控制原理图如图 7所示。

[0111] 控制器 1包括编码装置 11，本例的编码装置 11和实施例三的编码装置类同，不作赘述，请参考实施例三，且编码装置 11的编码方式采用实施例一的编码方式

，具体的编码方式请参考实施例一，本例不作赘述。

[0112] 如将闪光灯 2的亮和灭的控制参数作为待发送数据，则编码装置 11将亮和灭的控制参数采用实施例一的编码方式将其转换为驱动信号，该驱动信号控制闪光灯 2发出可见光，本例的控制器 1为 MCU，本例的闪光灯 2为 LED。

[0113] 实施例六

[0114] 基于实施例三提供的一种提高可见光信号传输可靠性的编码装置，本实施例将实施例三提供的编码装置应用于闪光灯控制中，具体的，通过编码装置将闪光灯的控制参数编码为驱动信号， LED驱动芯片获取该驱动信号，并将该驱动信号转换为控制信号控制闪光灯发光，其控制原理图如图 8所示。

[0115] 本例的控制器 1包括编码装置 11，本例的编码装置 11和实施例三的编码装置类同，不作赘述，请参考实施例三，且编码装置 11的编码方式采用实施例一的编码方式，具体的编码方式请参考实施例一，本例不作赘述。

[0116] 如将闪光灯 2的亮和灭的控制参数作为待发送数据，则编码装置 11将亮和灭的控制参数采用实施例一的编码方式将其编码为驱动信号， LED驱动芯片 3获取该驱动信号，并将该驱动信号转换为控制信号，该控制信号控制闪光灯 2发出可见光，本例的闪光灯 2为 LED。

[0117] 实施例七

[0118] 基于实施例三提供的一种提高可见光信号传输可靠性的编码装置，本实施例将实施例三提供的编码装置应用于闪光灯控制中，具体的，通过编码装置将闪光灯的控制参数编码为驱动信号，摄像头芯片获取该驱动信号，并将该驱动信号转换为控制信号控制闪光灯发光，其控制原理图如图 9所示。

[0119] 本例的控制器 1包括编码装置 11，本例的编码装置 11和实施例三的编码装置类同，不作赘述，请参考实施例三，且编码装置 11的编码方式采用实施例一的编码方式，具体的编码方式请参考实施例一，本例不作赘述。

[0120] 如将闪光灯 2的亮和灭的控制参数作为待发送数据，则编码装置 11将亮和灭的控制参数采用实施例一的编码方式将其转换为驱动信号，含摄像头芯片 4获取该驱动信号，并将该驱动信号转换为控制信号，该控制信号控制闪光灯 2发出可见光，本例的闪光灯 2为 LED。

[0121] 实施例八

[0122] 基于实施例三提供的一种提高可见光信号传输可靠性的编码装置，本实施例将实施例三提供的编码装置应用于闪光灯控制中，具体的，通过编码装置将闪光灯的控制参数编码为驱动信号，电源管理芯片获取该驱动信号，并将该驱动信号转换为控制信号控制闪光灯发光，其控制原理图如图 10所示。

[0123] 本例的控制器 1包括编码装置 11，本例的编码装置 11和实施例三的编码装置类同，不作赘述，请参考实施例三，且编码装置 11的编码方式采用实施例一的编码方式，具体的编码方式请参考实施例一，本例不作赘述。

[0124] 如将闪光灯 2的亮和灭的控制参数作为待发送数据，则编码装置 11将亮和灭的控制参数采用实施例一的编码方式将其转换为驱动信号，电源管理芯片 5获取该驱动信号，并将该驱动信号转换为控制信号，该控制信号控制闪光灯 2发出可见光，本例的闪光灯 2为 LED。

[0125] 以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

工业实用性

[0126] 本发明所提供的技术方案通过手机等终端设备自动对发出电平持续吋间的判断，有效地解决了手机等移动终端的 LED闪光灯闪烁不稳定的特性，进一步提高了信息传输的可靠性，该方案能够工业生产制造，具备工业实用性。

Claims

权利要求书

[权利要求 1] 一种光信号编码方法，其特征在于，包括如下步骤：

按位依次读取 N进位制数据，并编码为电信号单元：将所述 N进位制数据中每个不同的数字编码为不同的电信号单元，所述电信号单元内的高低电平持续吋间段分别为 Til、 Ti2...和 Tij， i、 j、 N为自然数，所述不同的电信号单元以分隔标志隔幵；

将编码后的电信号单元转换为光信号。

2. 如权利要求 1所述的光信号编码方法，其特征在于，

所述 Ti2、 Ti3...和 Tij与 Til的运算值为预定值或预定范围。

3. 如权利要求 2所述的光信号编码方法，其特征在于，当 N=2吋，将 0 编码为第一电信号单元，所述第一电信号单元内的高低电平持续吋间段分别为 T11和 T12; 将 1编码为第二电信号单元，所述第二电信号单元内的高低电平持续吋间段分别为 T21和 T22;

所述 T22与 T21运算值不等于所述 T12与 T11运算值。

4. 如权利要求 2所述的光信号编码方法，其特征在于，所述 Ti2、 ΤΪ3 …和 Tij与 Til的比值、乘积、差、和、倒数、和 /或算余数为预定值或预定范围。

5. 如权利要求 4所述的光信号编码方法，其特征在于，所述 Ti2、 ΤΪ3 …和 Tij与 Til的比值、乘积、差、和、倒数、和 /或算余数值不等于 Ti- 12、 Ti-13...和 Ti-lj与 Ti-11的比值、乘积、差、和、倒数、和 /或算余数值。

6. 如权利要求 3所述的光信号编码方法，其特征在于，所述 T11吋间段为预设吋间，所述 T12=T11，所述 Τ21=Τ11，所述 T22=m*T21， m 为设定的系数；或者，所述 T11吋间段为预设吋间范围，所述 T12、 Τ 11、 T21在同一吋间范围内，所述 T22=m*T21， m为设定的系数。

7. 如权利要求 1所述的光信号编码方法，其特征在于，所述分隔标志为电平的跳变；或者，所述持续吋间段不同的高低电平为特征电平，所述分隔标志为不同于所述特征电平的基准电平。

8. 如权利要求 1所述的光信号编码方法，其特征在于，对至少部分待编码的 N进位制数据编码为状态不同的电平信号。

9. 如权利要求 8所述的光信号编码方法，其特征在于，按照所述电平信号大小分为多档，不同档表示所述 N进位制数据中的不同数字。

10.—种光信号解码方法，其特征在于，包括如下步骤：

接收光信号并转换为与亮、暗对应的电信号单元；

将所述电信号单元按位转换为 N进位制数据：

当检测一电信号单元吋，检测并记录所述电信号单元内的高低电平持续吋间段： Til、 Ti2...和 Tij， i、 j、 N为自然数；

运算所述 Ti2、 Ti3...和 Tij与 Til的运算值，并根据所述运算值将所述电信号单元转换为与所述 N进位制数据相应的数字。

11.

如权利要求 10所述的光信号解码方法，其特征在于，所述 Ti2、 ΤΪ3... 和 Tij与 Til的运算值为预定值或预定范围。

12.如权利要求 11所述的光信号解码方法，其特征在于，当 N=2吋，检测并记录所述电信号单元内的高低电平持续吋间段 T21和 T22，运算所述 Τ22和 T21的运算值，根据所述运算值判定所述电信号单元代表的二进位制数据 1或 0。

13.

如权利要求 11所述的光信号解码方法，其特征在于，所述 Ti2、 ΤΪ3... 和 Tij与 Til的比值、乘积、差、和、倒数、和 /或算余数为预定值或预定范围。

14.如权利要求 13所述的光信号解码方法，其特征在于，所述 Ti2、 Ti3...和 Tij与 Til的比值、乘积、差、和、倒数、和 /或算余数值不等于 Ti-12、 Ti-13...和 Ti-lj与 Ti-11的比值、乘积、差、和、倒数、和 / 或算余数值。

15.如权利要求 12所述的光信号解码方法，其特征在于，

当 (T22/T21)«l，所述电信号单元代表的二进位制数据 0; 当 (T22/T21)«m， ≠\ , 所述电信号单元代表的二进位制数据 1， m为设定的系数。

16.—种光信号编码装置，其特征在于，包括：

第一转换单元，用于按位依次读取所述 N进位制数据，并转换为电信号单元：

将所述 N进位制数据中每个不同的数字编码为不同的电信号单元，所述电信号单元内的高低电平持续吋间段分别为 Til、 Ti2...和 Tij， i、 j 、 N为自然数，所述不同的电信号单元以分隔标志隔幵；

光发射单元，将编码后的电信号单元转换为光信号。

17.

如权利要求 16所述的光信号编码装置，其特征在于，所述 Ti2、 ΤΪ3... 和 Tij与 Til的运算值为预定值或预定范围。

18.如权利要求 17所述的光信号编码装置，其特征在于，当 N=2吋，所述第二转换单元将 0转换为第一电信号单元，所述第一电信号单元内的高低电平持续吋间段分别为 T11和 T12; 所述第二转换单元将 1转换为第二电信号单元，所述第二电信号单元内的高低电平持续吋间段分别为 T21和 T22;

所述 T22与 T21运算值不等于所述 T12与 T11运算值。

19.

如权利要求 17所述的光信号编码装置，其特征在于，所述 Ti2、 ΤΪ3... 和 Tij与 Til的比值、乘积、差、和、倒数、和 /或算余数为预定值或预定范围。

20.如权利要求 19所的光信号编码装置，其特征在于，所述 Ti2、 ΤΪ3 …和 Tij与 Til的比值、乘积、差、和、倒数、和 /或算余数值不等于 Ti- 12、 Ti-13...和 Ti-lj与 Ti-11的比值、乘积、差、和、倒数、和 /或算余数值。

21.—种光信号解码装置，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收可见光信号并转换为与亮暗对应的电信号单元；转换单元，用于将所述连续的电信号单元按位转换为 N进位制数据：当检测一电信号单元吋，检测并记录所述电信号单元内的高低电平持续吋间段： Til、 Ti2...和 Tij， i、 j、 N为自然数；

22.

如权利要求 21所述的光信号解码装置，其特征在于，所述 Ti2、 ΤΪ3... 和 Tij与 Til的运算值为预定值或预定范围。

23.如权利要求 21所述的光信号解码装置，其特征在于，当 N=2吋，检测并记录所述电信号单元内的高低电平持续吋间段 T21和 T22，运算所述 Τ22和 T21的运算值，根据所述运算值判定所述电信号单元代表的二进位制数据 1或 0。

24.

如权利要求 22所述的光信号解码装置，其特征在于，所述 Ti2、 ΤΪ3... 和 Tij与 Til的比值、乘积、差、和、倒数、和 /或算余数为预定值或预定范围。

25.如权利要求 24所述的光信号解码装置，其特征在于，所述 Ti2、 Ti3...和 Tij与 Til的比值、乘积、差、和、倒数、和 /或算余数值不等于 Ti-12、 Ti-13...和 Ti-lj与 Ti-11的比值、乘积、差、和、倒数、和 / 或算余数值。

26.如权利要求 23所述的光信号解码装置，其特征在于，

当 (T22/T21)«l，所述电信号单元代表的二进位制数据 0;

当 (T22/T21)«m， ≠\ , 所述电信号单元代表的二进位制数据 1， m为设定的系数。

27. 一种光子接收端，其特征在于，包括接收装置，用于接收光信号并将其转换为电流信号；信号转换装置，用于将所述电流信号转换为电压信号；去噪装置，用于对所述电压信号进行滤波，滤除噪声干扰信号；还包括光信号解码装置；所述接收装置、信号转换装置、去噪装置和解码装置顺次信号连接。