[发明专利]一种可见光通信的调频编码解码及扩码方法

说明书

本发明公开了一种可见光通信的调频编码解码及扩码方法。本方法包括以下操作步骤：首先将原始数据位依据调频法编码并添加单通信头，通过LED编码驱动器驱动LED发光循环发送该编码；然后通过图像接收模块拍摄LED灯，得到编码条纹图，经图像处理模块依据图像中的单通信头进行解码，获得原始数据位；在单通信头编码产出的编码数量不够时，可用不同通信头提供次序信息，通过多组编码的组合实现扩码。本发明所述的可见光通信的调频编码解码及扩码方法，方法简单易实现，具有较高的光通量调制率，使得LED照明性能得到保障；同时可通过不同通信头编码的组合实现长数据的分段通信，显著增加编码数量。

技术领域

本发明涉及光通讯领域，具体涉及一种可见光通信的调频编码解码及扩码方法。

背景技术

随着节能环保等城市发展新理念的诞生与应用，LED灯凭借其更高的能源效率以及更长的使用寿命，逐渐成为工厂、商店、家居必不可少的照明设备。除照明功能外，LED具有高速开关的能力。相比于目前使用的照明设备如荧光灯，白炽灯泡等光源，具有易于调制的特性，因而LED可见光也可为室内用户提供便捷的数据服务。与基于射频(RadioFrequency,RF)的技术相比，如WIFI通信、射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术，VLC带宽资源丰富、功耗较低、隐私性高，无电磁干扰、因传输过程中遇到墙壁会被阻挡，光被限制在了一定的区域，保护了通信隐私。虽然牺牲了传输距离，但在家庭、商场、停车场等现实应用中具有更突出的价值。

当前智能手机的日渐普及，智能手机已成为人们必备的生活工具，手机摄像头功能为接收光源信号奠定了物质基础。目前市面上的手机摄像头基本使用的是CMOS图像传感器，CMOS图像传感器用电子快门控制曝光，相同结构阵列的不同工作方式和时序，可以产生不同的电子快门方式，包括滚动快门和全局快门曝光方式，目前的手机相机基本采用滚动快门曝光方式。在该方式下，CMOS图像传感器列阵逐行曝光，然后逐行读出。因滚动频率相较于LED闪烁频率较快，曝光后表现在图像上即为明暗相间的条纹图。滚动频率由相机本身决定，频率不发生改变，因此可通过改变LED的闪烁频率，在图像上显示所希望的编码条纹。

常见的编码法有NRZ编码法，曼彻斯特编码法，以及PPM编码法。在基于数据流的编码法中，单位亮条纹表示编码1，单位暗条纹表示编码0，如果出现过多的0可能会引起灯具的闪烁，如果0和1的个数差变化范围过大则可能影响照明的稳定，甚至会干扰LED灯电路的正常运行。而曼彻斯特编码利用信号的跳变方向来决定数据，用2位编码表示1位数据，编码效率只有50％，但它也保证了1和0个数的相等，无论需要传送的编码如何变化，它都能保证1有50％的占比，实现了平衡传输。PPM编码采用的载波是断续的周期性光脉冲，由信源的二进制信息通过编码来控制脉冲的位置，因此编码效率也只有50％。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的不足提供了一种可见光通信的调频编码解码和扩码方法，在兼顾照明及编码效率的基础上，提供了照明设备与带有图像获取模块的移动设备的通讯方法。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种可见光通信的调频编码解码及扩码方法，包括以下步骤：步骤一、将原始数据位依据调频法编码并添加单通信头，通过LED编码驱动器驱动LED发光循环发送该编码。步骤二、图像接收模块拍摄LED 灯，得到明暗编码条纹图像。步骤三、图像处理模块依据图像中的单通信头进行解码，获得原始数据位。可选地在所述步骤三之后还可包括：步骤四、在单通信头编码产出的编码容量太少不满足需求时，可构建满足容量要求的长数据，将该长数据拆分成多段短数据，每段短数据进行调频法编码并加携带次序信息的不同通信头，解码后得到每段短数据并按照通讯头次序组合成原始长数据，实现数据扩码。