一种可见光跳频通信编解码方法

IPC分类号 : H04B10/40,H04B10/116,H04B1/713

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CN201510966940.0

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专利摘要

本发明公开了一种可见光跳频通信编解码方法。建立一种可见光跳频通信收发装置，该装置有发射端和接收端。发射端有发射控制器、编码器、驱动器、n个光发射天线。每个光发射天线都有发射滤镜、LED；接收端有接收控制器、解码器、判决器、n个光接收天线；每个光接收天线都有接收滤镜、光电接收器。n为大于或等于3的自然数。发射滤镜和接收滤镜采用带通滤镜。n个光发射天线与n个光接收天线对应构成n个通信线路。方法将每个通信线路扩展成一个2bit数，得到2-2n条编解码规则，并筛选出有效编解码规则，构建有效编解码表，建立通信线路与编解码规则对应关系，实现有效的信号在不同的编码和通信线路中频繁跳变，以达到较高的安全级别。

权利要求

1.一种可见光跳频通信编解码方法，其特征在于具体步骤为：

(1)建立一种可见光跳频通信收发装置，该装置包括发射端和接收端；发射端包括发射控制器、编码器、驱动器和光发射天线组；光发射天线组有n个光发射天线，每一个光发射天线都含有发射滤镜和LED；接收端包括接收控制器、解码器、判决器、光接收天线组；光接收天线组有n个光接收天线，每一个光接收天线都含有接收滤镜和光电接收器，其中，n为大于或者等于3的自然数；

发射控制器与编码器电连接；驱动器分别与光发射天线组、编码器电连接；

接收控制器与解码器电连接；判决器分别与光接收天线组、解码器电连接；

发射滤镜和接收滤镜都采用带通滤镜；带通滤镜只能通过某个波长范围内的光，用于滤除掉这个波长范围以外的光；光发射天线和光接收天线的光信号通带，取决于所使用的带通滤镜的通带范围，即取决于带通滤镜可通过的光波长范围；

光发射天线组满足条件：第1个光发射天线的光信号通带包括可见光范围，第n-j个、第n个光发射天线的光信号通带都是第1个的子集，且第n-j个、第n个的各光发射天线的光信号通带没有交集；j为小于n且大于0的自然数，且n-j不等于1；

发射控制器,用于从外部设备获取数据，并将获取的数据按照4位二进制一组的半个字节为单位划分，并每次向编码器输出半个字节的数据；

编码器，将一个由发射控制器输入的4位二进制数，并编码成一组n个的4位二进制数，再输出这n个4位二进制数到驱动器；

驱动器，用于根据编码器输出的n个4位二进制数的“1”和“0”信号，驱动n路通信线路上的光发射天线，以LED亮度不同的两种状态分别表示“1”和“0”；

驱动器，将编码器输出的一组n个4位二进制数，分别用于n个光发射天线；在用每个由编码器输入的4位二进制数驱动光发射天线时，将这个4位二进制数按照自左到右的顺序，每一个时钟周期输出一位，依次用于驱动LED；

光发射天线，用于在驱动器控制下，用LED亮度不同的两种状态变化，产生光信号，并经过发射滤镜过滤后，以某一个波长范围的光信号发送出去；

光接收天线，用于接收来自发射端发出的光信号；

光接收天线组满足条件：每个光接收天线的光信号通带都不同；第1个光接收天线的光信号通带包括可见光范围，第n-j个、第n个光接收天线的光信号通带都是第1个的子集，且第n-j个、第n个的各光接收天线的光信号通带没有交集；同时，第1个光接收天线的光信号通带，又是第1个发射滤镜光信号通带的子集，第n-j个光接收天线的光信号通带，又是第n-j个发射滤镜信号通带的子集，第n个光接收天线的光信号通带，又是第n个发射滤镜光信号通带的子集；

光电接收器，用于接收经接收滤镜过滤后的光信号，并转换成模拟电信号输出；

判决器，用于接收光电接收器输出的模拟电信号，并转换为数字信号输出，对于每个光电接收器，都可以在每一个时钟周期，输出一个判决的数字信号；

解码器，用于将判决器输出的数字信号还原成一组n个的4位数，并将该n个的4位数解码成一个4位二进制数，并输出；

接收控制器，用于将解码器的输出还原成原数据，并将接收并还原出的原数据输出到外部设备；

(2)将步骤(1)中的光发射天线组的n个光发射天线，与光接收天线组的n个光接收天线，按照光信号的通带一一对应，构成n个通信线路；编码器和解码器的编解码方法为：

将每个通信线路用一个2位二进制表示，n个线路就得到n个2位二进制数：a_2ma_2m-1，a_m为1位二进制数1或者0，即：a_m={0,1}，m为大于等于1且小于等于n；因此，第1个天线对应a₂a₁，第2个天线对应a₄a₃，第m个天线对应a_2ma_2m-1；对于2位二进制数：a_2ma_2m-1，就有00、01、10、11四种情况，然后对a_m进行编码，当a_m=0时，编码成二进制数01；当a_m=1时，编码成二进制数10；即，a_2ma_2m-1的四种情况就对应得到4个4位二进制0101、0110、1001、1010；

n个通信线路对应的n个a_2ma_2m-1，可以得到一组2n位的二进制组合A=a_2na_2n-1…a_m…a₂a₁，由于每个a_2ma_2m-1有00、01、10、11四种组合，因此就有2-²ⁿ条编解码规则；

每一条编解码规则有一组S1、S2、Sm、Sn-1、Sn，以及R1、R2、Rm、Rn-1、Rn；其中，S1为第1个线路的发送码，S2为第2个线路的发送码，Sm为第m个线路的接收码，Sn-1为第n-1个线路的发送码，Sn为第n个线路的发送码；R1为第1个线路的接收码，R2为第2个线路的接收码，Rm为第m个线路的接收码，…，Rn-1为第n-1个线路的接收码，Rn为第n个线路的接收码；

每一个Sm为a_2ma_2m-1得到的4个4位二进制0101、0110、1001、1010的四种组合之一；R1为同一条编解码规则中的S1、S2、Sm、Sn-1、Sn的每一位的n进制加和；对于剩余的R2、Rm、Rn-1、Rn，有Rm=S1+Sm；

在2-²ⁿ条编解码规则中，找出有效编解码规则，构建有效编解码表，方法为：

第1步：在2-²ⁿ条编解码规则中，首先筛选出AAAA型的R1；AAAA型表示R1的4位数都相等，如果没有AAAA型的R1，则进入第2步，否则进入第3步；

第2步：在2-²ⁿ条编解码规则中，筛选出ABAB型的R1；ABAB型表示R1的4位数中，第1、3位一样，第2、4位一样，同时，第1位和第2位数值相差1，即|A-B|的绝对值为1，并进入第3步；

第3步：在经过第一步或第二步筛选出的各条编解码规则中，筛选R2、Rm、Rn-1、Rn中AAAA型最多的那些编解码规则，由于Rm=S1+Sm，即筛选出R2、Rm、Rn-1、Rn中各4位二进制数，1111最多的k个条目，k为大于或等于16的自然数；

第4步：将经过第3步筛选出来的各条编解码规则，汇总并列成有效编解码表；表格至少包括的列有：S1、S2、Sm、Sn-1、Sn，以及R1、R2、Rm、Rn-1、Rn；

在发射端，编码器的编码使用有效编解码表的S1列、S2列、Sm列、Sn-1列、Sn列；在接收端，解码器的解码使用有效编解码表的R1列、R2列、Rm列、Rn-1列、Rn列；

对于发射控制器的输出数据，需要与有效编解码表建立对应关系；通过对n为3、4、5、6的推导可知，经过构建有效编码表，可供使用的编解码条目数，一定大于或等于16；因此，可以结合条目数，在输入数据与有效编解码表各条目之间建立对应关系；对应关系可以是静态和动态两种；静态对应：在有效编码表的k个条目中，固定的选择其中的16个条目与数据的16个4位二进制输入相应；动态对应：在有效编解码表的k个条目中，变化的选择其中的16个条目与数据的16个4位二进制输入相应；编解码条目与数据的对应关系在通信过程中不固定，会根据设定的规则变化；

装置的编码过程如下：

在发送端，编码器对于发射控制器的输出数据4位二进制，在有效编解码表中找到相对应的编解码条目，将该输入的4位二进制数编码成表格相应条目行的S1列、S2列、S3列、Sm列、Sn-1列、Sn列的列的n个4位二进制数，S1列、S2列、S3列、Sm列、Sn-1列、Sn列的各列的数值分别用作驱动器驱动n路通信线路的信号输出；S1列的数值用于驱动第1路通信线路上的第1个光发射天线的LED；S2列的数值用于驱动第2路通信线路上的第2个光发射天线的LED；S3列的数值用于驱动第3路通信线路上的第3个光发射天线的LED；依次类推；

装置的解码过程如下：

在接收端，解码器对于判决器输出的n个4位二进制数，在有效编解码表中找到相对应的编解码条目的R1列、R2列、Rm列、Rn-1列、Rn列的n列的数值，并由此确定所对应的编解码条目；再根据约定的发射端输入数据与有效编解码表中各条目之间的对应关系；解码出接收端的接收数据输出；

R1列、R2列、Rm列、Rn-1列、Rn列的n列的数值为接收端的n路通信线路上的n个光接收天线接收到发射端发出的光信号并经过判决器处理后的输出；其中，R1列为第1路通信线路的判决器输出，R2列为第2路通信线路的判决器输出，R3列为第3路通信线路的判决器输出，R4列为第4路通信线路的判决器输出，以此类推；

其中，R1列为第1路、第2路、第m路、第n-1路、第n路的n路通信线路的发射端发出的光信号的叠加后的判决器输出；R2列为第1路和第2路的2路通信线路的发射端发出的光信号的叠加后的判决器输出；Rm列为第1路和第m路的2路通信线路的发射端发出的光信号的叠加后的判决器输出；Rn列为第1路和第n路的2路通信线路的发射端发出的光信号的叠加后的判决器输出。

说明书

技术领域

本发明属于光通信技术领域，特别涉及一种可见光跳频通信编解码方法。

背景技术

可见光通信技术(VisibleLightCommuication，VLC)是利用可见光作为信息载体，在空气中直接传输光信号的通信方式。VLC是将信息调制在荧光灯、发光二极管(LightEmittingDiode，LED)等照明设备上，使其用发出的高速调制光波信号来进行信息调制和传输，然后利用光电二极管等器件接收光载波信号以获得信息。

跳频技术(Frequency-HoppingSpreadSpectrum；FHSS)是目前国内国际上比较成熟的一种技术。主要用于军用通信中，它可以有效的避开干扰，发挥通信效能。跳频技术在同步、且同时的情况下，接收两端以特定型式的窄频载波来传送讯号，对于一个非特定的接受器，FHSS所产生的跳动讯号对它而言，只算是脉冲噪声。与定频通信相比，跳频通信更隐蔽也难以被截获。只要对方不清楚载频跳变的规律，就很难截获通信内容。同时，跳频通信也具有良好的抗干扰能力，即使有部分频点被干扰，仍能在其他未被干扰的频点上进行正常的通信。由于跳频通信系统是瞬时窄带系统，它易于与其他的窄带通信系统兼容，也就是说，跳频电台可以与常规的窄带电台互通，有利于设备的更新。

跳频技术原用于射频通信中，本发明将其思想用于可见光通信技术中，提出了一种可见光跳频通信编解码方法。在VLC技术中，引入一种安全而隐蔽的通信方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种可见光跳频通信编解码方法。

具体步骤为：

发射控制器与编码器电连接；驱动器分别与光发射天线组、编码器电连接。

接收控制器与解码器电连接；判决器分别与光接收天线组、解码器电连接。

发射滤镜和接收滤镜都采用带通滤镜。带通滤镜只能通过某个波长范围内的光，用于滤除掉这个波长范围以外的光。光发射天线和光接收天线的光信号通带，取决于所使用的带通滤镜的通带范围，即取决于带通滤镜可通过的光波长范围。

光发射天线组满足条件：第1个光发射天线的光信号通带包括可见光范围，第n-j个、第n个光发射天线的光信号通带都是第1个的子集，且第n-j个、第n个的各光发射天线的光信号通带没有交集。j为小于n且大于0的自然数，且n-j不等于1。

发射控制器,用于从外部设备获取数据，并将获取的数据按照4位二进制一组的半个字节为单位划分，并每次向编码器输出半个字节的数据。

编码器，将一个由发射控制器输入的4位二进制数，并编码成一组n个的4位二进制数，再输出这n个4位二进制数到驱动器。

驱动器，用于根据编码器输出的n个4位二进制数的“1”和“0”信号，驱动n路通信线路上的光发射天线，以LED亮度不同的两种状态分别表示“1”和“0”。

驱动器，将编码器输出的一组n个4位二进制数，分别用于n个光发射天线；在用每个由编码器输入的4位二进制数驱动光发射天线时，将这个4位二进制数按照自左到右的顺序，每一个时钟周期输出一位，依次用于驱动LED。

光发射天线，用于在驱动器控制下，用LED亮度不同的两种状态变化，产生光信号，并经过发射滤镜过滤后，以某一个波长范围的光信号发送出去。

光接收天线，用于接收来自发射端发出的光信号。

光接收天线组满足条件：每个光接收天线的光信号通带都不同。第1个光接收天线的光信号通带包括可见光范围，第n-j个、第n个光接收天线的光信号通带都是第1个的子集，且第n-j个、第n个的各光接收天线的光信号通带没有交集。同时，第1个光接收天线的光信号通带，又是第1个发射滤镜光信号通带的子集，第n-j个光接收天线的光信号通带，又是第n-j个发射滤镜信号通带的子集，第n个光接收天线的光信号通带，又是第n个发射滤镜光信号通带的子集。

光电接收器，用于接收经接收滤镜过滤后的光信号，并转换成模拟电信号输出。

判决器，用于接收光电接收器输出的模拟电信号，并转换为数字信号输出，对于每个光电接收器，都可以在每一个时钟周期，输出一个判决的数字信号。

解码器，用于将判决器输出的数字信号还原成一组n个的4位数，并将该n个的4位数解码成一个4位二进制数，并输出。

接收控制器，用于将解码器的输出还原成原数据，并将接收并还原出的原数据输出到外部设备。

(2)将步骤(1)中的光发射天线组的n个光发射天线，与光接收天线组的n个光接收天线，按照光信号的通带一一对应，构成n个通信线路。编码器和解码器的编解码方法为：

将每个通信线路用一个2位二进制表示，n个线路就得到n个2位二进制数：a_2ma_2m-1，a_m为1位二进制数1或者0，即：a_m＝{0,1}，m为大于等于1且小于等于n。因此，第1个天线对应a₂a₁，第2个天线对应a₄a₃，第m个天线对应a_2ma_2m-1。对于2位二进制数：a_2ma_2m-1，就有00、01、10、11四种情况，然后对a_m进行编码，当a_m＝0时，编码成二进制数01；当a_m＝1时，编码成二进制数10。即，a_2ma_2m-1的四种情况就对应得到4个4位二进制0101、0110、1001、1010。

n个通信线路对应的n个a_2ma_2m-1，可以得到一组2n位的二进制组合A＝a_2na_2n-1…a_m…a₂a₁，由于每个a_2ma_2m-1有00、01、10、11四种组合，因此就有2²ⁿ条编解码规则。

每一条编解码规则有一组S1、S2、Sm、Sn-1、Sn，以及R1、R2、Rm、Rn-1、Rn。其中，S1为第1个线路的发送码，S2为第2个线路的发送码，Sm为第m个线路的接收码，Sn-1为第n-1个线路的发送码，Sn为第n个线路的发送码；R1为第1个线路的接收码，R2为第2个线路的接收码，Rm为第m个线路的接收码，…，Rn-1为第n-1个线路的接收码，Rn为第n个线路的接收码。

每一个Sm为a_2ma_2m-1得到的4个4位二进制0101、0110、1001、1010的四种组合之一。R1为同一条编解码规则中的S1、S2、Sm、Sn-1、Sn的每一位的n进制加和。对于剩余的R2、Rm、Rn-1、Rn，有Rm＝S1+Sm。

在2²ⁿ条编解码规则中，找出有效编解码规则，构建有效编解码表，方法为：

第1步：在2²ⁿ条编解码规则中，首先筛选出AAAA型的R1。AAAA型表示R1的4位数都相等，如果没有AAAA型的R1，则进入第2步，否则进入第3步。

第2步：在2²ⁿ条编解码规则中，筛选出ABAB型的R1。ABAB型表示R1的4位数中，第1、3位一样，第2、4位一样，同时，第1位和第2位数值相差1，即|A-B|的绝对值为1，并进入第3步。

第3步：在经过第一步或第二步筛选出的各条编解码规则中，筛选R2、Rm、Rn-1、Rn中AAAA型最多的那些编解码规则，由于Rm＝S1+Sm，即筛选出R2、Rm、Rn-1、Rn中各4位二进制数，1111最多的k个条目，k为大于或等于16的自然数。

第4步：将经过第3步筛选出来的各条编解码规则，汇总并列成有效编解码表。表格至少包括的列有：S1、S2、Sm、Sn-1、Sn，以及R1、R2、Rm、Rn-1、Rn。

在发射端，编码器的编码使用有效编解码表的S1列、S2列、Sm列、Sn-1列、Sn列；在接收端，解码器的解码使用有效编解码表的R1列、R2列、Rm列、Rn-1列、Rn列。

对于发射控制器的输出数据，需要与有效编解码表建立对应关系。通过对n为3、4、5、6的推导可知，经过构建有效编码表，可供使用的编解码条目数，一定大于或等于16。因此，可以结合条目数，在输入数据与有效编解码表各条目之间建立对应关系。对应关系可以是静态和动态两种。静态对应：在有效编码表的k个条目中，固定的选择其中的16个条目与数据的16个4位二进制输入相应。动态对应：在有效编解码表的k个条目中，变化的选择其中的16个条目与数据的16个4位二进制输入相应。编解码条目与数据的对应关系在通信过程中不固定，会根据设定的规则变化。

装置的编码过程如下：

在发送端，编码器对于发射控制器的输出数据4位二进制，在有效编解码表中找到相对应的编解码条目，将该输入的4位二进制数编码成表格相应条目行的S1列、S2列、S3列、Sm列、Sn-1列、Sn列的列的n个4位二进制数，S1列、S2列、S3列、Sm列、Sn-1列、Sn列的各列的数值分别用作驱动器驱动n路通信线路的信号输出。S1列的数值用于驱动第1路通信线路上的第1个光发射天线的LED；S2列的数值用于驱动第2路通信线路上的第2个光发射天线的LED；S3列的数值用于驱动第3路通信线路上的第3个光发射天线的LED；依次类推。

装置的解码过程如下：

在接收端，解码器对于判决器输出的n个4位二进制数，在有效编解码表中找到相对应的编解码条目的R1列、R2列、Rm列、Rn-1列、Rn列的n列的数值，并由此确定所对应的编解码条目。再根据约定的发射端输入数据与有效编解码表中各条目之间的对应关系。解码出接收端的接收数据输出。

R1列、R2列、Rm列、Rn-1列、Rn列的n列的数值为接收端的n路通信线路上的n个光接收天线接收到发射端发出的光信号并经过判决器处理后的输出。其中，R1列为第1路通信线路的判决器输出，R2列为第2路通信线路的判决器输出，R3列为第3路通信线路的判决器输出，R4列为第4路通信线路的判决器输出，以此类推。

其中，R1列为第1路、第2路、第m路、第n-1路、第n路的n路通信线路的发射端发出的光信号的叠加后的判决器输出。R2列为第1路和第2路的2路通信线路的发射端发出的光信号的叠加后的判决器输出。Rm列为第1路和第m路的2路通信线路的发射端发出的光信号的叠加后的判决器输出。Rn列为第1路和第n路的2路通信线路的发射端发出的光信号的叠加后的判决器输出。

本发明方法提供了一种可见光跳频通信编解码方法，利用可见光的不同波长能够叠加、分解的独有特性，将跳频技术移植到可见光通信中，实现了编码信号在多个不同波长的可见光上加载和跳变，让通信具有较强的隐蔽性、抗干扰性，一定程度上了提高了可见光通信的安全性。

附图说明

图1本发明实施例中使用的装置的结构框图。

图中标记：1-发射控制器；2-编码器；3-驱动器；4-光发射天线组；5-光接收天线组；6-判决器；7-解码器；8-接收控制器。

具体实施方式

实施例1：

(1)建立一种可见光跳频通信收发装置，该装置包括发射端和接收端；发射端包括发射控制器1、编码器2、驱动器3、光发射天线组4。光发射天线组4有3个光发射天线，每一个光发射天线都有：发射滤镜、LED；接收端包括：接收控制器8、解码器7、判决器6、光接收天线组5；光接收天线组5有3个光接收天线，每一个光接收天线都有：接收滤镜、光电接收器。

发射控制器1与编码器2电连接；驱动器3分别与光发射天线组4、编码器2电连接。

接收控制器8与解码器7电连接；判决器6分别与光接收天线组5、解码器7电连接。

光发射天线组4满足条件：第1个光发射天线的光信号通带包括可见光范围，第2个、第3个光发射天线的光信号通带都是第1个的子集，且第2个、第3个的各光发射天线的光信号通带没有交集。发射控制器1,用于从外部设备获取数据，并将获取的数据按照4位二进制一组的半个字节为单位划分，并每次向编码器2输出半个字节的数据。

编码器2，将一个由发射控制器1输入的4位二进制数，并编码成一组3个的4位二进制数，再输出这3个4位二进制数到驱动器3。

驱动器3，用于根据编码器2输出的3个4位二进制数的“1”和“0”信号，驱动3路通信线路上的光发射天线，以LED的亮、灭这两种状态分别表示“1”和“0”。

驱动器3，将编码器2输出的一组3个4位二进制数，分别用于驱动3路光发射天线；在用每个由编码器2输入的4位二进制数驱动光发射天线时，将这个4位二进制数按照自左到右的顺序，每一个时钟周期输出一位，依次用于驱动LED。

光发射天线，用于在驱动器3控制下，用LED的亮、灭两种状态，产生光信号，并经过发射滤镜过滤后，以某一个波长范围的光信号发送出去。

光接收天线，用于接收来自发射端发出的光信号。

光接收天线组5满足条件：每个光接收天线的光信号通带都不同。第1个光接收天线的光信号通带包括可见光范围，第2个、第3个光接收天线的光信号通带都是第1个的子集，且第2个、第3个的各光接收天线的光信号通带没有交集。同时，第1个光接收天线的光信号通带，又是第1个发射滤镜光信号通带的子集，第2个光接收天线的光信号通带，又是第2个发射滤镜信号通带的子集，第3个光接收天线的光信号通带，又是第3个发射滤镜光信号通带的子集。

光电接收器，用于接收经接收滤镜过滤后的光信号，并转换成模拟电信号输出。

判决器6，用于接收光电接收器输出的模拟电信号，并转换为数字信号输出，对于每个光电接收器，都可以在每一个接收时钟周期，输出一个判决的数字信号。

解码器7，用于将判决器6输出的数字信号还原成一组3个的4位数，并将该3个的4位数解码成一个4位二进制数，并输出。

接收控制器8，用于将解码器7的输出还原成原数据，并将接收并还原出的原数据输出到外部设备。

(2)光发射天线组4的3个光发射天线，与光接收天线组5的3个光接收天线，按照光信号的通带一一对应，构成3个通信线路。

编码器2和解码器7的编解码方法为：

将每个通信线路用一个2位二进制表示，3个线路就得到3个2位二进制数：a₆a₅、a₄a₃、a₂a₁，因此，第1个天线对应a₂a₁，第2个天线对应a₄a₃，第3个天线对应a₆a₅。对于3个2位二进制数：a₆a₅、a₄a₃、a₂a₁，都有00、01、10、11四种情况，然后对a₆、a₅、a₄、a₃、a₂、a₁进行编码，当a_i＝0时，编码成二进制数01；当a_i＝1时，编码成二进制数10。即，a_ia_i-1的四种情况就对应得到4个4位二进制0101、0110、1001、1010，i＝{1,2,3,4,5,6}。

3个通信线路对应的3个a_ia_i-1，可以得到一组3位的二进制组合A＝a₆、a₅、a₄、a₃、a₂、a₁，由于每个a_ia_i-1有00、01、10、11四种组合，因此就有2⁶＝64条编解码规则。

每一条编解码规则有一组S1、S2、S3，以及R1、R2、R3。其中，S1为第1个线路的发送码，S2为第2个线路的发送码，S3为第3个线路的发送码；R1为第1个线路的接收码，R2为第2个线路的接收码，R3为第3个线路的接收码。

每一个Si为a_2ia_2i-1得到的4个4位二进制0101、0110、1001、1010的四种组合之一。R1为同一条编解码规则中的S1、S2、S3的每一位的3进制加和。对于剩在2⁶条编解码规则中，找出有效编解码规则，构建有效编解码表，方法为：

第1步：在2⁶条编解码规则中，首先筛选出AAAA型的R1。AAAA型表示R1的4位数都相等，如果没有AAAA型的R1，则进入第2步，否则进入第3步。

第2步：在2⁶条编解码规则中，筛选出ABAB型的R1。ABAB型表示R1的4位数中，第1、3位一样，第2、4位一样，同时，第1位和第2位数值相差1，即|A-B|的绝对值为1，并进入第3步。

第3步：在经过第一步或第二步筛选出的各条编解码规则中，筛选R2、R3中AAAA型最多的那些编解码规则，由于R2＝S1+S2、R3＝S1+S3，即筛选出R2或R3中的各4位二进制数有1111的条目。

第4步：将经过第3步筛选出来的各条编解码规则，汇总并列成有效编解码表。表格至少包括的列有：S1、S2、S3，以及R1、R2、R3。

编码器2和解码器7的编解码规则，参照表1。表格的第一行为各列的列号；第一列为各行的行号。

表1有效编解码规则

在本例中，采用静态对应：将发射控制器1输出的4位二进制数据的对应到在有效编码表中的16个条目。表1中的Bin列为发射控制器1转换后输入到编码器2的16个4位二进制，Hex列为Bin列所对应的16进制数。编码器2将Bin列的每个4位二进制数编码成表1中相应行的S1列、S2列、S3列的三个4位二进制，S1列、S2列、S3列三列的数值分别用作驱动器3驱动3路通信线路的信号输出。S1列的数值用于驱动第1路通信线路上的第1个光发射天线的LED；S2列的数值用于驱动第2路通信线路上的第2个光发射天线的LED；S3列的数值用于驱动第3路通信线路上的第3个光发射天线的LED。

R1列、R2列、R3列三列分别为接收端的分频器选择的3路通信线路上的3个光接收天线接收到发射端发出的光信号并经过判决器6处理后的输出，R1列为第1路通信线路的判决器6输出，R2列为第2路通信线路的判决器6输出，R3列为第3路通信线路的判决器6输出。

其中，R1列为第1路、第2路、第3路的3路通信线路的发射端发出的光信号的叠加后的判决器6输出。R2列为第1路和第2路的2路通信线路的发射端发出的光信号的叠加后的判决器6输出。R3列为第1路和第3路的2路通信线路的发射端发出的光信号的叠加后的判决器6输出。

实施例2：

(1)建立一种可见光跳频通信收发装置，该装置包括发射端和接收端；发射端包括发射控制器1、编码器2、驱动器3、光发射天线组4。光发射天线组4有6个光发射天线，光接收天线组5有6个光接收天线。6个光发射天线，6个光接收天线，按照光信号的通带一一对应，构成6个通信线路。

光发射天线组4满足条件：第1个光发射天线的光信号通带包括可见光范围，第2个、第3个、第4个、第5个、第6个光发射天线的光信号通带都是第1个的子集，且第2个、第3个、第4个、第5个、第6个的各光发射天线的光信号通带没有交集。

发射控制器1,用于从外部设备获取数据，并将获取的数据按照4位二进制一组的半个字节为单位划分，并每次向编码器2输出半个字节的数据。

编码器2，将一个由发射控制器1输入的4位二进制数，并编码成一组6个的4位二进制数，再输出这6个4位二进制数到驱动器3。

驱动器3，用于根据编码器2输出的6个4位二进制数的‘1’和‘0’信号，驱动6路通信线路上的光发射天线，以LED亮度不同的两种状态分别表示“1”和“0”。

驱动器3，将编码器2输出的一组6个4位二进制数，分别用于驱动由选频器选择的6路光发射天线；在用每个由编码器2输入的4位二进制数驱动光发射天线时，将这个4位二进制数按照自左到右的顺序，每一个时钟周期输出一位，依次用于驱动LED。

光接收天线组5满足条件：每个光接收天线的光信号通带都不同。第1个光接收天线的光信号通带包括可见光范围，第2个、第3个、第4个、第5个、第6个光接收天线的光信号通带都是第1个的子集，且第2个、第3个、第4个、第5个、第6个的各光接收天线的光信号通带没有交集。同时，第1个光接收天线的光信号通带，又是第1个发射滤镜光信号通带的子集，第2个光接收天线的光信号通带，又是第2个发射滤镜信号通带的子集，第3个光接收天线的光信号通带，又是第3个发射滤镜光信号通带的子集，依次类推。

解码器7，用于将判决器6输出的数字信号还原成一组6个的4位数，并将该6个的4位数解码成一个4位二进制数，并输出。

(2)光发射天线组4的6个光发射天线，与光接收天线组5的6个光接收天线，按照光信号的通带一一对应，构成6个通信线路。

编码器2和解码器7的编解码方法为：

将每个通信线路用一个2位二进制表示，6个线路就得到6个2位二进制数：a₁₂a₁₁、a₁₀a₉、a₈a₇、a₆a₅、a₄a₃、a₂a₁，因此，第1个天线对应a₂a₁，第2个天线对应a₄a₃，第3个天线对应a₆a₅。对于6个2位二进制数：a₁₂a₁₁、a₁₀a₉、a₈a₇、a₆a₅、a₄a₃、a₂a₁，都有00、01、10、11四种情况，然后对a₁₂、a₁₁、a₁₀、a₉、a₈、a₇、a₆、a₅、a₄、a₃、a₂、a₁进行编码，当a_i＝0时，编码成二进制数01；当a_i＝1时，编码成二进制数10。即，a_ia_i-1的四种情况就对应得到4个4位二进制0101、0110、1001、1010。i＝{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}。

6个通信线路对应的6个a_ia_i-1，可以得到一组6位的二进制组合A＝a₁₂、a₁₁、a₁₀、a₉、a₈、a₇、a₆、a₅、a₄、a₃、a₂、a₁，由于每个a_ia_i-1有00、01、10、11四种组合，因此就有2¹²＝64条编解码规则。a_ia_i-1的四种组合就对应………。

每一条编解码规则有一组S1、S2、S3、S4、S5、S6，以及R1、R2、R3、R4、R5、R6。其中，S1为第1个线路的发送码，S2为第2个线路的发送码，S3为第3个线路的发送码；R1为第1个线路的接收码，R2为第2个线路的接收码，R3为第3个线路的接收码，依次类推。

每一个Si为a_ia_i-1得到的4个4位二进制0101、0110、1001、1010的四种组合之一。R1为同一条编解码规则中的S1、S2、S3、S4、S5、S6的每一位的6进制加和。对于剩余的R2、R3、R4、R5、R6，有R2＝S1+S2，R3＝S1+S3，Ri＝R1+Ri。

在2¹²条编解码规则中，找出有效编解码规则，构建有效编解码表，方法为：

第1步：在2¹²条编解码规则中，首先筛选出AAAA型的R1。AAAA型表示R1的4位数都相等，如果没有AAAA型的R1，则进入第2步，否则进入第3步。

第2步：在2¹²条编解码规则中，筛选出ABAB型的R1。ABAB型表示R1的4位数中，第1、3位一样，第2、4位一样，同时，第1位和第2位数值相差1，即|A-B|的绝对值为1，并进入第3步。

第3步：在经过第一步或第二步筛选出的各条编解码规则中，筛选R2、R3、R4、R5、R6中AAAA型最多的那些编解码规则，由于R2＝S1+S2，R3＝S1+S3，R4＝S1+S4，R5＝S1+S5，R6＝S1+S6，即筛选出R2、R3、R4、R5、R6中的各4位二进制数有1111的条目。

第4步：将经过第3步筛选出来的各条编解码规则，汇总并列成有效编解码表2。表格至少包括的列有：S1、S2、S3、S4、S5、S6，以及R1、R2、R3、R4、R5、R6。

编码器2和解码器7的编解码规则，参照表2。表格的第一行为各列的列号；第一列为各行的行号。

表2有效编解码规则

表2的编解码规则表一共有38行，即提供了38种编解码方式，根据装置的发射控制器1,对外部设备获取的数据按照4位二进制一组进行分组，再将分组的数据输出到编码器2这一个方式，对于一组4位二进制数，需要至少对应有16种编码方式，在通信前，发射端和接收端约定好，从表2中的38行编解码规则中，选择其中的16行用作对应4位二进制数到编解码方式，构成表3的使用编解码规则。

表3使用编解码规则

表3中的Bin列为发射控制器1转换后输入到编码器2的16个4位二进制，Hex列为Bin列所对应的16进制数。编码器2将Bin列的每个4位二进制数编码成表1中相应行的S1列、S2列、S3列、S4列、S5列、S6列的6个4位二进制，S1列、S2列、S3列、S4列、S5列、S6列的6列的数值分别用作驱动器3驱动6路通信线路的信号输出。S1列的数值用于驱动第1路通信线路上的第1个光发射天线的LED；S2列、S3列、S4列、S5列、S6列的数值，则依次用于驱动由选频器选择的剩余n-1个光发射天线中的第2路、第3路、第4路、第5路、第6路通信线路上的5个光发射天线的LED。

R1列、R2列、R3列、R4列、R5列、R6列的6列分别为接收端的选择的6路通信线路上的6个光接收天线接收到发射端发出的光信号并经过判决器6处理后的输出，R1列为第1路通信线路的判决器6输出，R2列为第2路通信线路的判决器6输出，R3列为第3路通信线路的判决器6输出，R4列为第4路通信线路的判决器6输出，R5列为第5路通信线路的判决器6输出，R6列为第6路通信线路的判决器6输出。

其中，R1列为第1路、第2路、第3路、第4路、第5路、第6路的3路通信线路的发射端发出的光信号的叠加后的判决器6输出。R2列为第1路和第2路的2路通信线路的发射端发出的光信号的叠加后的判决器6输出。R3列为第1路和第3路的2路通信线路的发射端发出的光信号的叠加后的判决器6输出。R4列为第1路和第4路的2路通信线路的发射端发出的光信号的叠加后的判决器6输出。R5列为第1路和第5路的2路通信线路的发射端发出的光信号的叠加后的判决器6输出。R6列为第1路和第6路的2路通信线路的发射端发出的光信号的叠加后的判决器6输出。

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