WO2016034036A1 - 信号的编解码方法、装置及系统 - Google Patents

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刘若鹏
范林勇
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Kuang Chi Intelligent Photonic Technology Ltd
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    • H04L25/4902—Pulse width modulation; Pulse position modulation

Definitions

  • the present invention relates to the field of communications, and in particular, to a signal encoding and decoding method, apparatus, and system.
  • Wireless optical communication is an emerging, short-range, high-speed wireless optical communication technology developed in light-emitting diode (LED) technology.
  • the basic principle of wireless optical communication is to use LED light to switch faster than fluorescent light and incandescent light, and communicate with high frequency flicker of LED light source. In simple terms, there is light for binary 1, and no light for binary 0.
  • a high-speed optical signal containing digital information is photoelectrically converted to obtain information.
  • Wireless optical communication technology can be used to make wireless optical encryption keys because its data is not easily interfered and captured.
  • Optical communication equipment is simple and unsuitable for damage or degaussing.
  • wireless optical communication Compared with microwave technology, wireless optical communication has a very rich spectrum of resources, which is unmatched by general microwave communication and wireless communication; wireless wireless communication can be applied to any communication protocol and is suitable for any environment; in terms of security, wireless Compared with traditional magnetic materials, optical communication does not need to worry about degaussing, and does not have to worry about theft of communication content.
  • the equipment for wireless optical communication is flexible and convenient to install, and is suitable for large-scale popularization.
  • the light and the darkness of the light signal emitted by the LED light of the portable electronic device may randomly change, so that the recognition rate of the optical signal is low; on the other hand, the strobe of the LED light of different electronic devices
  • the characteristics are different, and the receiving parameters set at the receiving end of the light are largely relaxed in order to be able to adapt to the transmitting end, which makes some portable electronic devices with better strobo characteristics lower in order to adapt to the receiving parameters. Performance, even then, there is still a portable electronic device that does not match this parameter, and its signal recognition rate is still low; also, when the parameters of the optical signal transmitted by the LED lamp change, the receiving end needs to be upgraded, which makes System upgrade maintenance has become complicated.
  • the receiving end of the light of the prior art has a low recognition rate of the optical signal emitted by the LED lamp of the portable electronic device, and the system upgrade and maintenance of the receiving end of the optical is complicated.
  • the technical solution adopted by the present invention to solve the above technical problem is to provide a method for encoding and decoding a wireless signal, comprising the following steps: encoding, at the transmitting end, the first binary bit value in the data to be the first one.
  • the level between the second binary bit values in the data is encoded as a level between the second turns, and the levels are separated by a separation mark, wherein the first time is not equal to the second time
  • Converting the encoded electrical signal into a wireless signal from the transmitting end receiving the wireless signal at the receiving end and converting it into an electrical signal; and decoding the electrical signal at the receiving end in the following manner: recording the respective levels of the electrical signal The continuous meantime; calculating a first average value Ta of m maximum continuous turns, and a second average value Tb of n minimum continuous turns, where m, n are positive integers and refer to the first two of the data respectively Determining a distribution ratio value of the binary bit value and the second binary bit value; calculating a decision length Td according to
  • the present invention also provides a method for decoding a wireless signal for decoding an electrical signal converted by a wireless signal, the decoding method comprising the steps of: recording a continuous duration of each level of the electrical signal; Calculating a first average value Ta of m maximum continuous turns, and a second average value Tb of n minimum continuous turns, where m, n are positive integers and refer to the first binary bit value and the data respectively Determining a distribution ratio value of the second binary bit value; calculating a decision length Td according to the first average value and the second average value; comparing the duration of each level with the decision length, and determining the result according to the comparison result The binary bit value represented by the level; and the integration of each binary bit value to recover the data characterized by the electrical signal.
  • the present invention also provides a signal decoding apparatus for decoding an electrical signal converted by a wireless signal, the decoding apparatus comprising: a module for recording a continuous level of each level of the electrical signal a module for calculating an average of m maximum continuous turns, and an average of n minimum continuous turns, where m, n are positive integers and refer to the first binary bit value and the first in the data, respectively a distribution ratio value of the binary bit value; a module for calculating a decision length based on the first average value and the second average value; for comparing the duration of each level with the decision length, according to The comparison result judges that the level is represented a module of binary bit values; and means for integrating each binary bit value to recover data represented by the electrical signal.
  • the present invention also proposes a receiving end comprising the decoding device as described above.
  • the present invention further provides a communication system, including: a transmitting end, the transmitting end includes an encoding device, configured to encode a first binary bit value in the data to a level that lasts for the first time, The second binary bit value in the data is encoded as a level between successive second turns, each level being separated by a separation mark, wherein the first turn is not equal to the second turn; and as described above The receiving end.
  • the present invention uses an encoding method with higher communication efficiency and recognition rate, and can decode the parameters of the receiving end according to the received optical signal after decoding, and realize decoding of the optical signal.
  • this method adaptive reception of optical signals transmitted by most of the LEDs of the transmitting end can be realized.
  • the receiving end does not need to be upgraded.
  • FIG. 1 shows a block diagram of an optical communication system in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a flow chart of optical signal encoding and transmission according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows a flow chart of optical signal reception and decoding in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows an exemplary encoded electrical signal of optical communication in accordance with a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flow chart showing the encoding and transmission of optical communication according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flow chart showing reception and decoding of optical communication according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 shows an exemplary encoded electrical signal of optical communication in accordance with a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flow chart showing the encoding and transmission of optical communication according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart showing reception and decoding of optical communication according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 shows an exemplary encoded electrical signal of optical communication in accordance with a third embodiment of the present invention.
  • 11 is a flow chart showing the encoding and transmission of an optical signal according to a fourth embodiment of the present invention.
  • 12 is a flow chart showing a method of receiving and decoding an optical signal according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 shows an exemplary encoded electrical signal of optical communication in accordance with a fourth embodiment of the present invention.
  • embodiments of the present invention provide methods of encoding and decoding optical signals.
  • it is a method of encoding and decoding a stroboscopic signal emitted from an LED lamp of a portable electronic device.
  • a method of packet coding solves the problem that, in coding, data to be transmitted can be divided into a plurality of data units, each data unit containing one or more bits. These data units are then converted into a plurality of electrical signal units, each of which represents the bits of the corresponding data unit in terms of the number of level transitions or the number of levels.
  • the interval between adjacent electrical signal units is represented by a fixed level.
  • Level transitions can only contain low-to-high transitions, or only low-to-high transitions, and can include low-to-high transitions and lows.
  • Level to high transition The level of one bit in the electrical signal unit can be either high level or low level, and the level in the electrical signal unit can be different.
  • the gap between the electrical signal units allows the identification of consecutive bits to occur only in a single electrical signal unit, and in this shorter time interval, the signal is identified due to random delay. The probability of error will be greatly reduced, so this method can improve the reliability of communication.
  • the additionally set inter-group spacing is only used for the isolated packet but does not carry any information, resulting in a decrease in communication efficiency.
  • the present invention proposes another encoding method, that is, representing different binary bit values by the duration of the level rather than the level of the level. Specifically, encoding a first binary bit value, such as binary 0, to a level that lasts for the first time, and encoding a second binary bit value in the data, such as binary one, for a second
  • the level between turns e.g., the first time is not equal to the second time.
  • the level between the first turn and the second pass may be either a high level or a low level.
  • a separation mark is set between each level to isolate it.
  • the binary bit value represented by the level can be identified by comparing the duration of each level with a decision length. In this way, the transmitting end and the receiving end can smoothly decode the signal transmitted by the transmitting end even if they are not synchronized.
  • a further problem is that due to the delay of the LED lamp flicker control, the transmission end is not always designed to be consistent at the control level. For example, the transmitter may expect the duration of the level to be 2ms, and the resulting signal will continue to reach 5ms in duration. Therefore, the need for a lengthy judgment can tolerate such deviations.
  • the decision length of the first inter-turn and the second inter-turn average is set in advance, and it is impossible to prepare to recognize the level at which the first average should be continued, and the actual continuous day exceeds the aforementioned average value.
  • the choice of the first gap and the second gap which are more disparate, can partially alleviate this problem, but the longer continuous period leads to a decline in communication efficiency.
  • the decision length is adaptively determined, and the receiving end can well adapt to various transmitting ends. Moreover, since it is no longer necessary to set a fixed judgment length, it is no longer necessary to update the judgment length.
  • the transmitting and receiving processes of this embodiment can be implemented on various electronic devices.
  • 1 shows a block diagram of an optical communication system including an transmitting end 101 and a receiving end 102 in accordance with an embodiment of the present invention.
  • the transmitting end 10 1 transmits an optical signal to the receiving end 102.
  • the transmitting end 101 can be implemented as various portable electronic devices. Examples of portable electronic devices include, but are not limited to, cell phones, tablets, and dedicated communication terminals.
  • FIG. 2 is a flow chart of encoding and transmitting an optical signal according to the first embodiment of the present invention, and the flow includes:
  • Step 201 Encode data to be transmitted as an electrical signal. Specifically, the binary 0 in the data is encoded as the high level of the first inter-turn TO, encoding the binary 1 in the data as the high level of the second inter-turn T1, where TO is less than T1; Use a low level as a separation mark.
  • These data to be sent can be text, pictures, audio and/or video.
  • Tl is an exemplary encoded electrical signal showing a relationship between bit values and level persistence, and the durations of the four high levels in the figure are respectively Tl, TO, TO, Tl.
  • T0 is 2ms and Tl is 30ms.
  • the low level between the high level is used as the separation flag, and the separation flag can also be regarded as a flag for ending the data.
  • the continuous low level of the low level can be set shorter to improve communication efficiency.
  • Step 202 Convert the electrical signal into an optical signal.
  • the light-emitting diode is controlled by an electrical signal to transmit data in the form of an optical signal.
  • Figure 4 is an ideal form of encoding an electrical signal.
  • the signal is converted to a visible light signal, there may be random fluctuations in the duration of the partial level, which deviates from the form shown in Figure 4, which requires the receiver to recognize it by decoding.
  • FIG. 3 is a flowchart of a method for receiving and decoding an optical signal according to a first embodiment of the present invention, and the process includes:
  • Step 301 Receive an optical signal and convert it into an electrical signal.
  • the electrical signal is an electrical signal transmitted as described above.
  • the signal continues for the first time.
  • the high level of T0 represents binary 0, and the high level of T1 continues for the second time.
  • step 302 an electrical signal is detected, and a continuous period of each high level of the electrical signal is recorded.
  • step 303 an average value Ta of m maximum continuous turns, and an average value Tb of n minimum continuous turns, where m, n are positive integers and refer to binary 0 and binary 1 in the data, respectively The distribution ratio value is determined.
  • m, n need only be a positive integer greater than or equal to 3.
  • the upper limit of m is the number of high levels M around the second turn T1
  • the upper limit of n is the number N of high levels that last for the first time between the first turn. In the case where the total number of high levels in the electrical signal is limited, it can be known by the following means.
  • the distribution ratio values of binary 0 and binary 1 in the data are predetermined. This allows the aforementioned ⁇ , ⁇ to be obtained by multiplying all of the high-level numbers ⁇ by the distribution ratio values of 0 and 1.
  • m can be less than or equal to ⁇ , ⁇ is less than or equal to ⁇ .
  • the distribution ratio values of binary 0 and binary 1 of the data are random.
  • the distribution ratio of binary 0 is generally 40 ⁇ 3 ⁇ 4-60%.
  • m is less than or equal to 0.4 ⁇
  • ⁇ is less than or equal to 0.4 ⁇ .
  • m is less than or equal to ⁇ / 3
  • n is less than or equal to P / 3.
  • a decision length Td is calculated based on the first average value Ta and the second average value Ta.
  • step 305 the continuous time and the decision length Td of each high level are compared, and the binary bit value represented by the high level is determined according to the comparison result.
  • the high level represents a binary 0; conversely, if Tn > Td, the high level represents a binary one.
  • each binary bit value is integrated to recover the data.
  • the transmitting and receiving processes of this embodiment can be implemented on various electronic devices.
  • the sender can be implemented as each Portable electronic device.
  • portable electronic devices include, but are not limited to, cell phones, tablets, and dedicated communication terminals.
  • FIG. 5 is a flow chart of encoding and transmitting an optical signal according to a second embodiment of the present invention.
  • the flow includes:
  • Step 501 Encode data to be transmitted as an electrical signal. Specifically, the binary 0 in the data is encoded as a high level for the first inter-turn TO, and the binary 1 in the data is encoded as a high level for the second inter-turn T1, where TO is greater than T1; Use a low level as a separation mark.
  • These data to be sent can be text, pictures, audio and/or video.
  • Tl 7 is an exemplary encoded electrical signal showing a relationship between bit values and level persistence, and the durations of the four high levels in the figure are respectively Tl, TO, TO, Tl. , represents binary data 011 0.
  • T0 is 30ms and Tl is 2ms.
  • the low level between the high levels acts as a separation flag, which can also be seen as a sign that the end of the data is complete.
  • the continuous low level of the low level can be set shorter to improve communication efficiency.
  • Step 502 Convert the electrical signal into an optical signal.
  • the light-emitting diode is controlled by an electrical signal to transmit data in the form of an optical signal.
  • Figure 7 is an ideal form of encoding an electrical signal.
  • the signal is converted to a visible light signal, there may be random fluctuations in the duration of the partial level, which deviates from the form shown in Figure 7, which requires the receiver to recognize it by decoding.
  • FIG. 6 is a flowchart of a method for receiving and decoding an optical signal according to a second embodiment of the present invention.
  • the flow includes:
  • Step 601 Receive an optical signal and convert it into an electrical signal.
  • the electrical signal is an electrical signal transmitted as described above.
  • the signal continues for the first time.
  • the high level of T0 represents binary 0, and the high level of T1 continues for the second time.
  • step 602 an electrical signal is detected, and a continuous period of each high level of the electrical signal is recorded.
  • the number of high levels is large, a portion of the high level can be detected for a continuous period. The number of this part should be large enough to be a sample of the entire electrical signal.
  • step 603 an average value Ta of m maximum continuous turns, and an average of n minimum continuous turns are calculated.
  • m, n need only be a positive integer greater than or equal to 3.
  • the upper limit of m is the number of high levels M around the second turn T1
  • the upper limit of n is the number N of high levels that last for the first time between the first turn. In the case where the total number of high levels in the electrical signal is limited, it can be known by the following means.
  • the distribution ratio values of binary 0 and binary 1 in the data are predetermined. This allows the aforementioned ⁇ , ⁇ to be obtained by multiplying all of the high-level numbers ⁇ by the distribution ratio values of 0 and 1.
  • m can be less than or equal to ⁇ , ⁇ is less than or equal to ⁇ .
  • the distribution ratio values of binary 0 and binary 1 of the data are random.
  • the distribution ratio of binary 0 is generally 40 ⁇ 3 ⁇ 4-60%.
  • m is less than or equal to 0.4 ⁇
  • ⁇ is less than or equal to 0.4 ⁇ .
  • m is less than or equal to ⁇ / 3
  • n is less than or equal to P / 3.
  • a decision length Td is calculated based on the first average value Ta and the second average value Ta.
  • step 305 the continuous diurnal sum and the decision length Td of each high level are compared, and the binary bit value represented by the high level is judged according to the comparison result.
  • each binary bit value is integrated to recover the data.
  • the transmission and reception processes of the present embodiment can be implemented on various electronic devices.
  • the transmitting end can be implemented as a variety of portable electronic devices. Examples of portable electronic devices include, but are not limited to, mobile phones, tablets, and Communication terminal used.
  • FIG. 8 is a flowchart of encoding and transmitting an optical signal according to a third embodiment of the present invention.
  • the flow includes:
  • Step 801 Encode data to be transmitted as an electrical signal. Specifically, the binary 0 in the data is encoded as the low level of the first inter-turn TO, and the binary 1 in the data is encoded as the low level of the second inter-turn T1, where TO is less than T1; The high level is used as a separation mark.
  • These data to be sent can be text, pictures, audio and/or video.
  • 10 is an exemplary encoded electrical signal showing a relationship between bit values and low level persistence, and the durations of the four low levels in the figure are respectively Tl, TO, TO, Tl, represents binary data 1 001.
  • Tl is 2ms
  • T1 is 30ms.
  • a high level between low levels is used as a separation flag, which can also be seen as a sign that the end of a data.
  • the continuous high level of the high level can be set shorter to improve communication efficiency.
  • Step 802 converting the electrical signal into an optical signal.
  • the light-emitting diode is controlled by an electrical signal to transmit data in the form of an optical signal.
  • Figure 10 is an ideal form of encoding an electrical signal.
  • the signal is converted to a visible light signal, there may be random fluctuations in the duration of the partial level, which deviates from the form shown in Figure 4, which requires the receiver to recognize it by decoding.
  • FIG. 9 is a flowchart of a method for receiving and decoding an optical signal according to a third embodiment of the present invention, and the flow includes:
  • Step 901 Receive an optical signal and convert it into an electrical signal.
  • the electrical signal is an electrical signal transmitted as described above.
  • the signal continues for the first time.
  • the low level of T0 represents the binary 0, and the low level of T1 lasts for the second time.
  • step 902 an electrical signal is detected, and the duration of each low level of the electrical signal is recorded.
  • the number of low levels is large, it is possible to detect a portion of the low level of continuous day. The number of this part should be large enough to be a sample of the entire electrical signal.
  • step 903 an average value Ta of m maximum continuous turns, and an average value Tb of n minimum continuous turns, where m, n are positive integers and refer to binary 0 and binary 1 in the data, respectively Distribution ratio Ok.
  • m, n need only be a positive integer greater than or equal to 3.
  • the upper limit of m is the number of low levels M around the second turn T1
  • the upper limit of n is the number N of low levels that last for the first time between the first turn.
  • the distribution ratio values of binary 0 and binary 1 in the data are predetermined. This allows the aforementioned ⁇ , ⁇ to be obtained by multiplying all low-level numbers ⁇ by the distribution ratio values of 0 and 1.
  • m can be less than or equal to ⁇ , ⁇ is less than or equal to ⁇ .
  • the distribution ratio values of binary 0 and binary 1 of the data are random.
  • the distribution ratio of binary 0 is generally 40 ⁇ 3 ⁇ 4-60%.
  • m is less than or equal to 0.4 ⁇
  • ⁇ is less than or equal to 0.4 ⁇ .
  • m is less than or equal to ⁇ / 3
  • n is less than or equal to P / 3.
  • a decision length Td is calculated based on the first average value Ta and the second average value Ta.
  • step 905 the continuous time and the decision length Td of each low level are compared, and the binary bit value represented by the low level is determined according to the comparison result.
  • the low level represents a binary 0; conversely, if Tn > Td, the low level represents a binary one.
  • each binary bit value is integrated to recover the data.
  • the transmitting and receiving processes of this embodiment can be implemented on various electronic devices.
  • the sender can be implemented as a variety of portable electronic devices. Examples of portable electronic devices include, but are not limited to, mobile phones, tablets, and specialized communication terminals.
  • FIG. 11 is a flowchart of encoding and transmitting an optical signal according to a fourth embodiment of the present invention. Includes:
  • Step 1101 Encode data to be transmitted as an electrical signal.
  • the binary 0 in the data is encoded as the level of the first inter-turn TO, encoding the binary 1 in the data as the level of the second inter-turn T1, where TO is less than T1; here, representing the binary 0
  • the level can be either high or low.
  • the level representing binary 1 can also be high or low; each level is separated by a transition.
  • These data to be sent can be text, pictures, audio and/or video.
  • FIG. 13 is an exemplary encoded electrical signal showing a relationship between bit values and level persistence, and the durations of the eight levels in the figure are respectively T1, TO, TO, Tl, Tl, TO, Tl, TO, represents binary data 10011010.
  • T0 is 2ms and T1 is 30ms.
  • Adjacent levels that represent different binary values are always different, that is, separated by hopping. Therefore, it is not necessary to use the low level in the foregoing embodiment to separate the levels representing the binary values.
  • Step 202 Convert the electrical signal into an optical signal.
  • the light-emitting diode is controlled by an electrical signal to transmit data in the form of an optical signal.
  • Figure 13 is an ideal form of encoding an electrical signal.
  • the signal is converted to a visible light signal, there may be random fluctuations in the duration of the partial level, which deviates from the form shown in Fig. 13, which requires the receiving end to recognize by decoding.
  • FIG. 12 it is a flowchart of a method for receiving and decoding an optical signal according to a fourth embodiment of the present invention, where the process includes:
  • Step 1201 Receive an optical signal and convert it into an electrical signal.
  • the electrical signal is an electrical signal transmitted as described above.
  • the signal continues for the first time.
  • the level of T0 represents binary 0, and the level of T1 continues for the second time.
  • step 1202 an electrical signal is detected, and the duration of each level of the electrical signal is recorded.
  • step 1203 an average value Ta of m maximum continuous turns, and an average value Tb of n minimum continuous turns , where m , n are positive integers and refer to binary 0 and binary 1 in the data, respectively.
  • the distribution ratio value is determined.
  • m, n need only be a positive integer greater than or equal to 3.
  • the upper limit of m is the number M of the levels which continue to be around the second turn T1
  • the upper limit of n is the number ⁇ of the level which continues to be around the first turn TO.
  • ⁇ , ⁇ can be known in the following manner.
  • the distribution ratio values of binary 0 and binary 1 in the data are predetermined. This can be obtained by multiplying all the number of levels ⁇ by the distribution ratio values of 0 and 1, respectively.
  • m can be less than or equal to ⁇ , ⁇ is less than or equal to ⁇ .
  • the distribution ratio values of binary 0 and binary 1 of the data are random.
  • the distribution ratio of binary 0 is generally 40 ⁇ 3 ⁇ 4-60%.
  • m is less than or equal to 0.4 ⁇
  • ⁇ is less than or equal to 0.4 ⁇ .
  • m is less than or equal to ⁇ / 3
  • n is less than or equal to P / 3.
  • n need only be freely selected under the condition of a positive integer greater than or equal to 3 without risk of exceeding the upper limit.
  • a decision length Td is calculated based on the first average value Ta and the second average value Ta.
  • step 305 the continuous time and the decision length Td of each level are compared, and the binary bit value represented by the level is judged based on the comparison result.
  • Tn ⁇ Td the level represents a binary 0; conversely, if Tn > Td, the level represents a binary one.
  • each binary bit value is integrated to recover the data.
  • the method of the present embodiment for encoding communication efficiency can be improved and a high recognition rate can be maintained. And by adaptively setting the decision length to decode, on the one hand, it can avoid setting a common decision length on the transmitting end, on the other hand, avoid setting a fixed decision length to the receiving end, and avoiding the risk of inconvenience of upgrading. Further, compared with the first to third embodiments, since the reference level for a certain period of time is no longer used as the separation flag, the transmission time can be shortened.
  • the first inter-turn TO and the second inter-turn T1 may be widely disparity, for example, the second IjT is 2 ms, and the T1 is 30 ms. Therefore, if the number of levels of T1 continuing in the transmission signal is greater than the number of levels continuing TO, the overall transmission time of the signal will be greatly increased.
  • the following determination can be made in advance: when the number of binary values 1 to be transmitted (represented by the level of the continuous T1) is greater than the number of binary values 0 (indicated by the level of the continuous TO) ⁇ , you can do a whole value flip, that is, the binary value 1 and the binary value 0 are interchanged, as the original data is 101111001 , flipped to 010000110.
  • the above flipping is not necessarily for the entire data, but also for a certain segmentation of the data.
  • the data to be transmitted is divided into multiple segments (for example, a data of 27 is transmitted, the data is divided into three segments, and each of the nine binary values is used), and each segment performs the foregoing determination steps, and the segments that need to be flipped are inverted.
  • the present invention also provides a signal decoding apparatus for decoding an electrical signal converted by a wireless signal, the decoding apparatus comprising:
  • a module for integrating each binary bit value to recover data represented by the electrical signal [0134]
  • the present invention also proposes a receiving end comprising the decoding device as described above.
  • the present invention also provides a communication system including a transmitting end and a receiving end.
  • the transmitting end includes an encoding device for encoding the first binary bit value in the data to a level that lasts for the first time, and encoding the second binary bit value in the data to continue for the second time Level, wherein the first time is not equal to the second time.
  • the receiving end is the receiving end as described above.
  • An encoding method and a decoding method, apparatus and system for an optical signal proposed by the present invention use an encoding method with higher communication efficiency and recognition rate, and can decode according to the received optical signal. Adapt to the parameters of the receiving end to realize the decoding of the optical signal. By this method, adaptive reception of optical signals transmitted by most of the LEDs of the transmitting end can be realized. When the parameters of the optical signal at the transmitting end change, the receiving end does not need to be upgraded.
  • the present invention can also be implemented with an acoustic signal, which can be an infrasound signal, an audible wave signal, and an ultrasonic signal.
  • an acoustic signal which can be an infrasound signal, an audible wave signal, and an ultrasonic signal.
  • embodiments of the invention may be implemented in a variety of wireless signals, such as the aforementioned optical signals and acoustic signals.

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Abstract

本发明涉及一种无线信号的解码方法，用于对由一无线信号所转换的电信号进行解码，该解码方法包括以下步骤：记录该电信号的各个电平的持续时间；计算m个最大持续时间的平均值，以及n个最小持续时间的平均值，其中m，n为正整数且分别参考该数据中的第一二进制比特值和第二二进制比特值的分布比例值确定；根据该第一平均值和该第二平均值计算判决时长；比较各电平的持续时间与该判决时长，根据比较结果判断该电平所代表的二进制比特值；以及整合各二进制比特值以恢复该电信号所表征的数据。

Description

信号的编解码方法、 装置及系统 技术领域
[0001] 本发明涉及通信领域， 尤其是涉及一种信号的编码和解码方法、 装置及系统。
背景技术
[0002] 无线光通信是一种在发光二极管 （LED) 技术上发展起来的新兴的、 短距离高 速无线光通信技术。 无线光通信的基本原理就是利用 LED灯比荧光灯和白炽灯切 换速度快的特点， 通过 LED光源的高频率闪烁来进行通信。 简单来说， 有光代表 二进制 1， 无光代表二进制 0。 包含了数字信息的高速光信号经过光电转换即可 获得信息。 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 吋无线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， 无线 光通信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。
[0003] 随着无线光通信的快速推广， 已经提出了利用便携式电子设备， 如手机的 LED 灯发送无线光信号的技术。 便携式电子设备中， LED灯幵关吋幵或关的持续吋间 会出现随机变化， 但该持续吋间可以控制在一定范围内。 因此， 可以通过特别 设置的编码方式， 实现终端的 LED灯发送表征数据信息的无线光信号。
[0004] 但是一方面， 便携式电子设备 LED灯发出的光信号的亮、 暗持续吋间会出现随 机变化， 使得光信号的识别率较低； 另一方面， 不同电子设备的 LED灯的频闪特 性是不同的， 而在光的接收端设置的接收参数为了能够适应发送端而做了较大 程度的放宽， 这使得一些频闪特性较佳的便携式电子设备为了适应这一接收参 数而降低其性能， 即便如此， 仍存在与这一参数不匹配的便携式电子设备， 其 信号识别率仍较低； 还有， 当 LED灯发送的光信号的参数发生变化吋， 接收端需 要进行升级， 这使得系统升级维护变得很复杂。
技术问题 [0005] 现有技术的光的接收端对于便携式电子设备的 LED灯发出的光信号的识别率较 低， 光的接收端的系统升级维护比较复杂。
问题的解决方案
技术解决方案
[0006] 本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种无线信号的编解码方 法， 包括以下步骤： 在发送端将数据中的第一二进制比特值编码为持续第一吋 间的电平， 将数据中的第二二进制比特值编码为持续第二吋间的电平， 各电平 之间以分隔标志隔幵， 其中该第一吋间不等于该第二吋间； 从发送端将编码后 的电信号转换为无线信号； 在接收端接收该无线信号并转换为电信号； 在接收 端对该电信号按照以下方式进行解码： 记录该电信号的各个电平的持续吋间； 计算 m个最大持续吋间的第一平均值 Ta， 以及 n个最小持续吋间的第二平均值 Tb ， 其中 m, n为正整数且分别参考该数据中的第一二进制比特值和第二二进制比特 值的分布比例值确定； 根据该第一平均值和该第二平均值计算判决吋长 Td; 比 较各电平的持续吋间与该判决吋长， 根据比较结果判断该电平所代表的二进制 比特值； 以及整合各二进制比特值以恢复该数据。
[0007] 本发明还提出一种无线信号的解码方法， 用于对由一无线信号所转换的电信号 进行解码， 该解码方法包括以下步骤： 记录该电信号的各个电平的持续吋间； 计算 m个最大持续吋间的第一平均值 Ta， 以及 n个最小持续吋间的第二平均值 Tb ， 其中 m, n为正整数且分别参考该数据中的第一二进制比特值和第二二进制比特 值的分布比例值确定； 根据该第一平均值和该第二平均值计算判决吋长 Td; 比 较各电平的持续吋间与该判决吋长， 根据比较结果判断该电平所代表的二进制 比特值； 以及整合各二进制比特值以恢复该电信号所表征的数据。
[0008] 本发明还提出一种信号的解码装置， 用于对由一无线信号所转换的电信号进行 解码， 该解码装置包括： 用于记录该电信号的各个电平的持续吋间的模块； 用 于计算 m个最大持续吋间的平均值， 以及 n个最小持续吋间的平均值的模块， 其 中 m, n为正整数且分别参考该数据中的第一二进制比特值和第二二进制比特值的 分布比例值确定； 用于根据该第一平均值和该第二平均值计算判决吋长的模块 ； 用于比较各电平的持续吋间与该判决吋长， 根据比较结果判断该电平所代表 的二进制比特值的模块； 以及用于整合各二进制比特值以恢复该电信号所代表 的数据的模块。
[0009] 本发明还提出一种接收端， 包括如上所述的解码装置。
[0010] 本发明还提出一种通信系统， 包括： 发送端， 该发送端包括一编码装置， 用于 将数据中的第一二进制比特值编码为持续第一吋间的电平， 将数据中的第二二 进制比特值编码为持续第二吋间的电平， 各电平之间以分隔标志隔幵， 其中该 第一吋间不等于该第二吋间； 以及如上所述的接收端。 发明的有益效果
有益效果
[0011] 本发明使用了具有更高通信效率和识别率的编码方式， 且在解码吋能够根据接 收到的光信号， 自适应设置接收端的参数， 实现光信号的解码。 通过该方法可 以实现大部分发送端的 LED灯发送的光信号的自适应接收。 当发送端的光信号的 参数改变吋， 接收端不需要进行升级。
对附图的简要说明
附图说明
[0012] 为让本发明的上述目的、 特征和优点能更明显易懂， 以下结合附图对本发明的 具体实施方式作详细说明， 其中：
[0013] 图 1示出本发明一实施例的光通信系统框图。
[0014] 图 2示出根据本发明第一实施例的光信号编码及发送流程图。
[0015] 图 3示出根据本发明一实施例的光信号接收及解码流程图。
[0016] 图 4示出本发明第一实施例的光通信的示例性编码电信号。
[0017] 图 5示出本发明第二实施例的光通信的编码及发送流程图。
[0018] 图 6示出本发明第二实施例的光通信的接收及解码流程图。
[0019] 图 7示出本发明第二实施例的光通信的示例性编码电信号。
[0020] 图 8示出本发明第三实施例的光通信的编码及发送流程图。
[0021] 图 9示出本发明第三实施例的光通信的接收及解码流程图。
[0022] 图 10示出本发明第三实施例的光通信的示例性编码电信号。
[0023] 图 11示出本发明第四实施例的光信号的编码及发送流程图。 [0024] 图 12示出本发明第四实施例的光信号的接收及解码方法流程图。
[0025] 图 13示出本发明第四实施例的光通信的示例性编码电信号。
实施该发明的最佳实施例
本发明的最佳实施方式
[0026] 概要地说， 本发明的实施例提供光信号的编码和解码方法。 尤其是从便携式电 子设备的 LED灯发出的频闪光信号的编码和解码方法。
[0027] 通过对便携式电子设备的 LED灯的试验发现， LED灯的闪烁控制存在随机延迟 。 闪烁控制的延迟使得发送端和信号端之间的同步存在困难。 按照常规的技术 ， 以 LED灯的高频率闪烁来进行通信， 有光代表二进制 1， 无光代表二进制 0。 然 而由于缺乏准确的同步， 导致如果分别以有光、 无光分别来代表二进制的 1和 0 ， 会存在错误位接收。 举例来说， 当代表 1位二进制 0的无光状态的持续吋间超 出设定值后， 额外的持续吋间会被识别为另外 1位二进制 0。
[0028] 一种分组编码的方式被解决这一问题， 即在编码吋， 可以将待发送的数据分成 多个数据单元， 每一数据单元包含一个或多个比特。 然后将这些数据单元转换 为多个电信号单元， 每一电信号单元以电平的跳变次数或电平个数来代表对应 数据单元的比特。 相邻电信号单元之间则以固定电平表示间隔。 电平的跳变可 以仅包含低电平到高电平的跳变， 或者仅包含低电平到高电平的跳变， 还可以 同吋包含低电平到高电平的跳变和低电平到高电平的跳变。 电信号单元内表示 一个比特的电平可以都是高电平， 也可以都是低电平， 而电信号单元内的电平 可以与之不同。
[0029] 在这一方式中， 各电信号单元之间的隔幵可以让连续比特位的识别仅发生在单 个电信号单元内， 而在这较短的吋间内， 因随机延迟造成信号识别错误的几率 将大为降低， 因此这一方式可以提高通信的可靠性。
[0030] 然而额外设置的组间间隔仅用于隔幵分组却不携带任何信息， 造成了通信效率 的下降。
[0031] 本发明提出了另一种编码方式， 即以电平的持续吋间而非电平的高低来代表不 同的二进制比特值。 具体地说， 将第一二进制比特值， 例如二进制 0编码为持续 第一吋间的电平， 将数据中的第二二进制比特值， 例如二进制 1编码为持续第二 吋间的电平。 在此， 第一吋间不等于该第二吋间。 在此， 持续第一吋间的电平 和持续第二吋间的电平既可以是高电平， 也可以是低电平。 各个电平之间设置 分隔标志以将其隔幵。
[0032] 在接收端， 通过比较各电平的持续吋间与一判决吋长， 即可识别该电平所代表 的二进制比特值。 这样， 发送端和接收端即使不作同步， 也可以顺利地解码发 送端所发送的信号。
[0033] 进一步的问题是， 由于 LED灯闪烁控制的延迟， 发送端在控制电平的持续吋间 吋并不总是符合设计的。 例如发送端可能期望电平的持续吋间为 2ms， 结果发送 的信号中， 电平的持续吋间达到 5ms。 因此判决吋长的需要能够容许此类偏差。 然而由于前述延迟在不同吋间和不同终端间的随机性， 使得预先设置合适的判 决吋长存在困难。 例如， 预先设置为第一吋间和第二吋间平均值的判决吋长， 无法准备识别原本应该持续第一吋间， 而实际持续吋间超过前述平均值的电平 。 选择差距更为悬殊的第一吋间和第二吋间固然可以部分缓解这一问题， 但是 更长的持续吋间造成了通信效率的下降。
[0034] 根据本发明的构思， 在解码电信号吋， 记录该电信号的各个电平的持续吋间， 然后计算 m个最大持续吋间的平均值， 以及 n个最小持续吋间的平均值， 其中 m, n为正整数且分别参考该数据中的第一二进制比特值和第二二进制比特值的分布 比例值确定。 接着， 根据该第一平均值和该第二平均值计算判决吋长。 再比较 各电平的持续吋间与该判决吋长， 根据比较结果判断该电平所代表的二进制比 特值。 最后整合各二进制比特值以恢复出原始数据。
[0035] 通过对持续吋间进行统计， 以此来自适应确定判决吋长， 接收端可以很好地适 应各种发送端。 而且由于不必再设定固定的判决吋长， 也不必再对判决吋长进 行更新。
[0036] 现在参考附图描述所要求保护的发明， 在全部附图中使用相同的参考标号来指 相同的部件或步骤。 在以下描述中， 为解释起见， 披露了众多具体细节以提供 对所要求保护的主题的全面理解。 然而， 显而易见的是， 这些发明也可以不采 用这些具体细节来实施。
[0037] 第一实施例 [0038] 本实施例的发送和接收过程可以在各种电子设备上实施。 图 1示出本发明一实 施例的光通信系统框图， 该通信系统 100包括发送端 101和接收端 102。 发送端 10 1发送光信号至接收端 102。 发送端 101可以实施为各种便携式电子设备。 便携式 电子设备的例子包括但不限于手机、 平板电脑、 专用的通信终端。
[0039] 参见图 2， 是本发明根据第一实施例的光信号的编码及发送流程图， 该流程包 括：
[0040] 步骤 201， 将待发送的数据编码为电信号。 具体地说， 数据中的二进制 0编码为 持续第一吋间 TO的高电平， 将数据中的二进制 1编码为持续第二吋间 T1的高电平 ， 其中 TO小于 T1 ; 各高电平之间以低电平作为分隔标志隔幵。 这些待发送的数 据可以是文本、 图片、 音频和 /或视频。
[0041] 图 4为一个示例性的编码电信号， 其中示出比特值与电平持续之间的关系示意 图， 图中的四个高电平的持续吋间分别为 Tl， TO, TO, Tl , 代表二进制数据 100 1。 举例来说， T0为 2ms， Tl为 30ms。 高电平之间的低电平作为分隔标志， 该分 隔标志也可以看做一位数据结束的标志。 在此， 低电平的持续吋间可以设置得 较短， 以提高通信效率。
[0042] 步骤 202， 将电信号转换为光信号形式发送。
[0043] 在此， 是以电信号控制发光二极管以光信号形式发送数据。
[0044] 可以理解， 图 4作为编码电信号的理想形式。 当信号被转换为可见光信号吋， 部分电平的持续吋间可能会有随机的波动， 从而偏离图 4所示的形式， 这就需要 接收端通过解码加以识别。
[0045] 参见图 3， 是本发明第一实施例的光信号的接收及解码方法流程图， 该流程包 括：
[0046] 步骤 301， 接收光信号并转换为电信号。
[0047] 在此， 电信号是如前述发送的电信号。 信号中持续第一吋间 T0的高电平代表二 进制 0， 持续第二吋间 T1的高电平代表二进制 1。
[0048] 在步骤 302， 检测电信号， 记录电信号的各个高电平的持续吋间。
[0049] 在此， 当电信号中的高电平数目较为有限吋， 可以检测所有高电平的持续吋间
。 如果高电平数目巨大， 可以检测一部分高电平的持续吋间。 这一部分的数目 应大到足以作为整个电信号的样本。
[0050] 在步骤 303， 计算 m个最大持续吋间的平均值 Ta， 以及 n个最小持续吋间的平均 值 Tb， 其中 m, n为正整数且分别参考该数据中的二进制 0和二进制 1的分布比例值 确定。
[0051] 通常而言， m, n只需为大于或等于 3的正整数即可。 m的上限是持续吋间在第二 吋间 T1左右的高电平的数目 M， n的上限是持续吋间在第一吋间 TO左右的高电平 的数目 N。 在电信号中高电平的总数有限的情况下， 可以通过以下方式得知 Μ,Ν
[0052] 在一个情形中， 数据中的二进制 0和二进制 1的分布比例值是预先决定的。 这就 可以通过将所有高电平数目 Ρ分别乘以 0和 1的分布比例值得到前述的 Μ, Ν。 这样 ， m可以小于或等于 Μ， η小于或等于 Ν。
[0053] 在另一个情形中， 数据的二进制 0和二进制 1的分布比例值是随机的。 在此情形 下， 二进制 0的分布比例值一般在 40<¾-60%。 二进制 1的分布比例也是如此。 此 曰寸， m小于或等于 0.4Ρ， η小于或等于 0.4Ρ。 为了留有一定裕量， m小于或等于 Ρ/ 3， n小于或等于 P/3。
[0054] 在电信号中高电平的总数巨大的情况下， m, n只需在大于或等于 3的正整数的 条件下， 较为自由地选择而没有超出上限的风险。
[0055] 在步骤 304， 根据该第一平均值 Ta和该第二平均值 Ta计算判决吋长 Td。
[0056] 在步骤 305， 比较各高电平的持续吋间与判决吋长 Td， 根据比较结果判断该高 电平所代表的二进制比特值。 在此， 如果某一高电平的持续吋间 Tn≤Td， 则该 高电平代表二进制 0; 相反， 如果 Tn〉Td， 则该高电平代表二进制 1。
[0057] 在步骤 306， 整合各二进制比特值以恢复该数据。
[0058] 因此使用本实施例的方法来进行编码， 可以提高通信效率且保持有较高的识别 率。 并且通过自适应设置判决吋长进行解码， 一方面可以避免发送端设置一个 通用的判决吋长， 另一方面可以避免给接收端设置一个固定的判决吋长， 规避 了升级不便的风险。
[0059] 第二实施例
[0060] 本实施例的发送和接收过程可以在各种电子设备上实施。 发送端可以实施为各 种便携式电子设备。 便携式电子设备的例子包括但不限于手机、 平板电脑、 专 用的通信终端。
[0061] 参见图 5， 是本发明根据第二实施例的光信号的编码及发送流程图， 该流程包 括：
[0062] 步骤 501， 将待发送的数据编码为电信号。 具体地说， 数据中的二进制 0编码为 持续第一吋间 TO的高电平， 将数据中的二进制 1编码为持续第二吋间 T1的高电平 ， 其中 TO大于 T1 ; 各高电平之间以低电平作为分隔标志隔幵。 这些待发送的数 据可以是文本、 图片、 音频和 /或视频。
[0063] 图 7为一个示例性的编码电信号， 其中示出比特值与电平持续之间的关系示意 图， 图中的四个高电平的持续吋间分别为 Tl， TO, TO, Tl , 代表二进制数据 011 0。 举例来说， T0为 30ms， Tl为 2ms。 高电平之间的低电平作为分隔标志， 这也 可以看做一位数据结束的标志。 在此， 低电平的持续吋间可以设置得较短， 以 提高通信效率。
[0064] 步骤 502， 将电信号转换为光信号形式发送。
[0065] 在此， 是以电信号控制发光二极管以光信号形式发送数据。
[0066] 可以理解， 图 7作为编码电信号的理想形式。 当信号被转换为可见光信号吋， 部分电平的持续吋间可能会有随机的波动， 从而偏离图 7所示的形式， 这就需要 接收端通过解码加以识别。
[0067] 参见图 6， 是本发明第二实施例的光信号的接收及解码方法流程图， 该流程包 括：
[0068] 步骤 601， 接收光信号并转换为电信号。
[0069] 在此， 电信号是如前述发送的电信号。 信号中持续第一吋间 T0的高电平代表二 进制 0， 持续第二吋间 T1的高电平代表二进制 1。
[0070] 在步骤 602， 检测电信号， 记录电信号的各个高电平的持续吋间。
[0071] 在此， 当电信号中的高电平数目较为有限吋， 可以检测所有高电平的持续吋间
。 如果高电平数目巨大， 可以检测一部分高电平的持续吋间。 这一部分的数目 应大到足以作为整个电信号的样本。
[0072] 在步骤 603， 计算 m个最大持续吋间的平均值 Ta， 以及 n个最小持续吋间的平均 值 Tb， 其中 m, n为正整数且分别参考该数据中的二进制 0和二进制 1的分布比例值 确定。
[0073] 通常而言， m, n只需为大于或等于 3的正整数即可。 m的上限是持续吋间在第二 吋间 T1左右的高电平的数目 M， n的上限是持续吋间在第一吋间 TO左右的高电平 的数目 N。 在电信号中高电平的总数有限的情况下， 可以通过以下方式得知 Μ,Ν
[0074] 在一个情形中， 数据中的二进制 0和二进制 1的分布比例值是预先决定的。 这就 可以通过将所有高电平数目 Ρ分别乘以 0和 1的分布比例值得到前述的 Μ, Ν。 这样 ， m可以小于或等于 Μ， η小于或等于 Ν。
[0075] 在另一个情形中， 数据的二进制 0和二进制 1的分布比例值是随机的。 在此情形 下， 二进制 0的分布比例值一般在 40<¾-60%。 二进制 1的分布比例也是如此。 此 曰寸， m小于或等于 0.4Ρ， η小于或等于 0.4Ρ。 为了留有一定裕量， m小于或等于 Ρ/ 3， n小于或等于 P/3。
[0076] 在电信号中高电平的总数巨大的情况下， m, n只需在大于或等于 3的正整数的 条件下， 较为自由地选择而没有超出上限的风险。
[0077] 在步骤 304， 根据该第一平均值 Ta和该第二平均值 Ta计算判决吋长 Td。
[0078] 在步骤 305， 比较各高电平的持续吋间与判决吋长 Td， 根据比较结果判断该高 电平所代表的二进制比特值。
[0079] 如果某一高电平的持续吋间 Tn≤Td， 则该高电平代表二进制 1 ; 相反， 如果 Tn
〉Td， 则该高电平代表二进制 0。
[0080] 在步骤 306， 整合各二进制比特值以恢复该数据。
[0081] 因此使用本实施例的方法来进行编码， 可以提高通信效率且保持有较高的识别 率。 并且通过自适应设置判决吋长进行解码， 一方面可以避免发送端设置一个 通用的判决吋长， 另一方面可以避免给接收端设置一个固定的判决吋长， 规避 了升级不便的风险。
[0082] 第三实施例
[0083] 本实施例的发送和接收过程可以在各种电子设备上实施。 发送端可以实施为各 种便携式电子设备。 便携式电子设备的例子包括但不限于手机、 平板电脑、 专 用的通信终端。
[0084] 参见图 8， 是本发明根据第三实施例的光信号的编码及发送流程图， 该流程包 括：
[0085] 步骤 801， 将待发送的数据编码为电信号。 具体地说， 数据中的二进制 0编码为 持续第一吋间 TO的低电平， 将数据中的二进制 1编码为持续第二吋间 T1的低电平 ， 其中 TO小于 T1 ; 各低电平之间以高电平作为分隔标志隔幵。 这些待发送的数 据可以是文本、 图片、 音频和 /或视频。
[0086] 图 10为一个示例性的编码电信号， 其中示出比特值与低电平持续之间的关系示 意图， 图中的四个低电平的持续吋间分别为 Tl， TO, TO, Tl， 代表二进制数据 1 001。 举例来说， Τ0为 2ms， T1为 30ms。 低电平之间的高电平作为分隔标志， 这 也可以看做一位数据结束的标志。 在此， 高电平的持续吋间可以设置得较短， 以提高通信效率。
[0087] 步骤 802， 将电信号转换为光信号形式发送。
[0088] 在此， 是以电信号控制发光二极管以光信号形式发送数据。
[0089] 可以理解， 图 10作为编码电信号的理想形式。 当信号被转换为可见光信号吋， 部分电平的持续吋间可能会有随机的波动， 从而偏离图 4所示的形式， 这就需要 接收端通过解码加以识别。
[0090] 参见图 9， 是本发明第三实施例的光信号的接收及解码方法流程图， 该流程包 括：
[0091] 步骤 901， 接收光信号并转换为电信号。
[0092] 在此， 电信号是如前述发送的电信号。 信号中持续第一吋间 T0的低电平代表二 进制 0， 持续第二吋间 T1的低电平代表二进制 1。
[0093] 在步骤 902， 检测电信号， 记录电信号的各个低电平的持续吋间。
[0094] 在此， 当电信号中的低电平数目较为有限吋， 可以检测所有低电平的持续吋间
。 如果低电平数目巨大， 可以检测一部分低电平的持续吋间。 这一部分的数目 应大到足以作为整个电信号的样本。
[0095] 在步骤 903， 计算 m个最大持续吋间的平均值 Ta， 以及 n个最小持续吋间的平均 值 Tb， 其中 m, n为正整数且分别参考该数据中的二进制 0和二进制 1的分布比例值 确定。
[0096] 通常而言， m, n只需为大于或等于 3的正整数即可。 m的上限是持续吋间在第二 吋间 T1左右的低电平的数目 M， n的上限是持续吋间在第一吋间 TO左右的低电平 的数目 N。 在电信号中低电平的总数有限的情况下， 可以通过以下方式得知 Μ,Ν
[0097] 在一个情形中， 数据中的二进制 0和二进制 1的分布比例值是预先决定的。 这就 可以通过将所有低电平数目 Ρ分别乘以 0和 1的分布比例值得到前述的 Μ, Ν。 这样 ， m可以小于或等于 Μ， η小于或等于 Ν。
[0098] 在另一个情形中， 数据的二进制 0和二进制 1的分布比例值是随机的。 在此情形 下， 二进制 0的分布比例值一般在 40<¾-60%。 二进制 1的分布比例也是如此。 此 曰寸， m小于或等于 0.4Ρ， η小于或等于 0.4Ρ。 为了留有一定裕量， m小于或等于 Ρ/ 3， n小于或等于 P/3。
[0099] 在电信号中低电平的总数巨大的情况下， m, n只需在大于或等于 3的正整数的 条件下， 较为自由地选择而没有超出上限的风险。
[0100] 在步骤 904， 根据该第一平均值 Ta和该第二平均值 Ta计算判决吋长 Td。
[0101] 在步骤 905， 比较各低电平的持续吋间与判决吋长 Td， 根据比较结果判断该低 电平所代表的二进制比特值。 在此， 如果某一低电平的持续吋间 Tn≤Td， 则该 低电平代表二进制 0; 相反， 如果 Tn〉Td， 则该低电平代表二进制 1。
[0102] 在步骤 906， 整合各二进制比特值以恢复数据。
[0103] 因此使用本实施例的方法来进行编码， 可以提高通信效率且保持有较高的识别 率。 并且通过自适应设置判决吋长进行解码， 一方面可以避免发送端设置一个 通用的判决吋长， 另一方面可以避免给接收端设置一个固定的判决吋长， 规避 了升级不便的风险。
[0104] 第四实施例
[0105] 本实施例的发送和接收过程可以在各种电子设备上实施。 发送端可以实施为各 种便携式电子设备。 便携式电子设备的例子包括但不限于手机、 平板电脑、 专 用的通信终端。
[0106] 参见图 11， 是本发明根据第四实施例的光信号的编码及发送流程图， 该流程包 括：
[0107] 步骤 1101， 将待发送的数据编码为电信号。 具体地说， 数据中的二进制 0编码 为持续第一吋间 TO的电平， 将数据中的二进制 1编码为持续第二吋间 T1的电平， 其中 TO小于 T1 ; 在此， 代表二进制 0的电平可以是高电平或者低电平， 同样的， 代表二进制 1的电平也可以是高电平或者低电平； 各个电平之间是通过跳变作为 分隔标志。 这些待发送的数据可以是文本、 图片、 音频和 /或视频。
[0108] 图 13为一个示例性的编码电信号， 其中示出比特值与电平持续之间的关系示意 图， 图中的 8个电平的持续吋间分别为 Tl， TO, TO, Tl， Tl， TO, Tl， TO, 代 表二进制数据 10011010。 举例来说， T0为 2ms， T1为 30ms。 代表不同二进制数 值的相邻电平总是不同， 亦即通过跳变来分隔电平。 因此， 无需使用前述实施 例中的低电平来分隔代表二进制数值的电平。
[0109] 步骤 202， 将电信号转换为光信号形式发送。
[0110] 在此， 是以电信号控制发光二极管以光信号形式发送数据。
[0111] 可以理解， 图 13作为编码电信号的理想形式。 当信号被转换为可见光信号吋， 部分电平的持续吋间可能会有随机的波动， 从而偏离图 13所示的形式， 这就需 要接收端通过解码加以识别。
[0112] 参见图 12， 是本发明第四实施例的光信号的接收及解码方法流程图， 该流程包 括：
[0113] 步骤 1201， 接收光信号并转换为电信号。
[0114] 在此， 电信号是如前述发送的电信号。 信号中持续第一吋间 T0的电平代表二进 制 0， 持续第二吋间 T1的电平代表二进制 1。
[0115] 在步骤 1202， 检测电信号， 记录电信号的各个电平的持续吋间。
[0116] 在此， 当电信号中的电平数目较为有限吋， 可以检测所有电平的持续吋间。 如 果电平数目巨大， 可以检测一部分电平的持续吋间。 这一部分的数目应大到足 以作为整个电信号的样本。
[0117] 在步骤 1203， 计算 m个最大持续吋间的平均值 Ta， 以及 n个最小持续吋间的平 均值 Tb， 其中 m, n为正整数且分别参考该数据中的二进制 0和二进制 1的分布比例 值确定。 [0118] 通常而言， m, n只需为大于或等于 3的正整数即可。 m的上限是持续吋间在第二 吋间 T1左右的电平的数目 M， n的上限是持续吋间在第一吋间 TO左右的电平的数 §Ν。 在电信号中电平的总数有限的情况下， 可以通过以下方式得知 Μ,Ν。
[0119] 在一个情形中， 数据中的二进制 0和二进制 1的分布比例值是预先决定的。 这就 可以通过将所有电平数目 Ρ分别乘以 0和 1的分布比例值得到前述的 Μ,
Ν。 这样， m可以小于或等于 Μ， η小于或等于 Ν。
[0120] 在另一个情形中， 数据的二进制 0和二进制 1的分布比例值是随机的。 在此情形 下， 二进制 0的分布比例值一般在 40<¾-60%。 二进制 1的分布比例也是如此。 此 曰寸， m小于或等于 0.4Ρ， η小于或等于 0.4Ρ。 为了留有一定裕量， m小于或等于 Ρ/ 3， n小于或等于 P/3。
[0121] 在电信号中电平的总数巨大的情况下， m, n只需在大于或等于 3的正整数的条 件下， 较为自由地选择而没有超出上限的风险。
[0122] 在步骤 304， 根据该第一平均值 Ta和该第二平均值 Ta计算判决吋长 Td。
[0123] 在步骤 305， 比较各电平的持续吋间与判决吋长 Td， 根据比较结果判断该电平 所代表的二进制比特值。 在此， 如果某一电平的持续吋间 Tn≤Td， 则该电平代 表二进制 0; 相反， 如果 Tn〉Td， 则该电平代表二进制 1。
[0124] 在步骤 306， 整合各二进制比特值以恢复该数据。
[0125] 因此使用本实施例的方法来进行编码， 可以提高通信效率且保持有较高的识别 率。 并且通过自适应设置判决吋长进行解码， 一方面可以避免发送端设置一个 通用的判决吋长， 另一方面可以避免给接收端设置一个固定的判决吋长， 规避 了升级不便的风险。 此外， 与第一至第三实施例相比， 由于不再使用持续一定 吋间的基准电平作为分隔标志， 使传输吋间可以缩短。
[0126] 可以看出， 前述的第一至第四实施例中， 第一吋间 TO和第二吋间 T1可能差距悬 殊， 例如分另 IjT为 2ms， T1为 30ms。 因此如果传输信号中持续 T1的电平的数量多 于持续 TO的电平的数量， 则信号的整体传输吋间将大为增加。 因此， 在较佳实 施例中， 可以事先进行如下判断： 当要传送的二进制数值 1 (以持续 T1的电平表 示） 的个数大于二进制数值 0 (以持续 TO的电平表示） 的个数吋， 可整体作一次 数值的翻转， 即将二进制数值 1和二进制数值 0互换， 如原来的数据是 101111001 ， 翻转为 010000110。
[0127] 上述的翻转不一定是针对整个数据， 也可以针对数据的某个分段。 例如将要传 送的数据分成多段 （如传送一个 27的数据吋， 将数据划分为三段， 每段 9个二进 制数值） ， 每段分别进行前述的判断步骤， 并将需要翻转的分段进行翻转。
[0128] 通过前述的翻转， 亦可以缩短传输吋间。
[0129] 本发明还提出一种信号的解码装置， 用于对由一无线信号所转换的电信号进行 解码， 该解码装置包括：
[0130] 用于记录该电信号的各个电平的持续吋间的模块；
[0131] 用于计算 m个最大持续吋间的平均值， 以及 n个最小持续吋间的平均值的模块 ， 其中 m, n为正整数且分别参考该数据中的第一二进制比特值和第二二进制比特 值的分布比例值确定；
[0132] 用于根据该第一平均值和该第二平均值计算判决吋长的模块；
[0133] 用于比较各电平的持续吋间与该判决吋长， 根据比较结果判断该电平所代表的 二进制比特值的模块； 以及
[0134] 用于整合各二进制比特值以恢复该电信号所代表的数据的模块。
[0135] 本发明还提出一种接收端， 包括如上所述的解码装置。
[0136] 本发明还提出一种通信系统， 包括发送端和接收端。 该发送端包括一编码装置 ， 用于将数据中的第一二进制比特值编码为持续第一吋间的电平， 将数据中的 第二二进制比特值编码为持续第二吋间的电平， 其中该第一吋间不等于该第二 吋间。 该接收端是如上所述的接收端。
[0137] 本发明所提出的一种光信号的编码方法和解码方法、 装置和系统， 使用了具有 更高通信效率和识别率的编码方式， 且在解码吋能够根据接收到的光信号， 自 适应设置接收端的参数， 实现光信号的解码。 通过该方法可以实现大部分发送 端的 LED灯发送的光信号的自适应接收。 当发送端的光信号的参数改变吋， 接收 端不需要进行升级。
[0138] 虽然上面的实施例是以光信号为描述本发明， 但是可以理解， 本发明还可以用 声波信号实施， 声波信号可以是次声波信号、 可听波信号和超声波信号。 因此 ， 本发明的实施例可以实施于各种无线信号， 例如前述的光信号和声波信号。 虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述， 但是本技术领域中的普通技术人 员应当认识到， 以上的实施例仅是用来说明本发明， 在没有脱离本发明精神的 情况下还可作出各种等效的变化或替换， 因此， 只要在本发明的实质精神范围 内对上述实施例的变化、 变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims

权 利 要 求 书
1. 一种无线信号的编解码方法， 包括以下步骤- 在发送端将数据中的第一二进制比特值编码为持续第一时间的电平， 将数据中的 第二二进制比特值编码为持续第二时间的电平， 各电平之间以分隔标志隔开， 其中该 第一时间不等于该第二时间；
从发送端将编码后的电信号转换为无线信号；
在接收端接收该无线信号并转换为电信号；
在接收端对该电信号按照以下方式进行解码：
记录该电信号的各个电平的持续时间；
计算 m个最大持续时间的第一平均值 Ta， 以及 n个最小持续时间的第二平均值
Tb，其中 m, n为正整数且分别参考该数据中的第一二进制比特值和第二二进制比特值 的分布比例值确定；
根据该第一平均值和该第二平均值计算判决时长 Td;
比较各电平的持续时间与该判决时长， 根据比较结果判断该电平所代表的二进制 比特值；
整合各二进制比特值以恢复该数据。
2. 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 该持续第一时间的电平和该持续第二 时间的电平为特征电平， 且各基准电平之间的分隔标志为不同于该特征电平的基准电 平。
3. 如权利要求 1所述的方法，其特征在于，各电平之间的分隔标志为电平的跳变。
4. 如权利要求 2或 3所述的方法， 其特征在于，还包括当该第一时间大于该第二 时间时，如果该数据中该第一二进制比特值的个数大于该第二二进制比特值的个数时， 则将该第一二进制比特值和该第二二进制比特值互换； 当该第二时间大于该第一时间 时， 如果该数据中该第二二进制比特值的个数大于该第一二进制比特值的个数时， 则 将该第一二进制比特值和该第二二进制比特值互换。
5. 如权利要求 2或 3所述的方法， 其特征在于，还包括当该第一时间大于该第二 时间时， 如果该数据的某一分段中该第一二进制比特值的个数大于该第二二进制比特 值的个数时， 则将该分段中该第一二进制比特值和该第二二进制比特值互换； 当该第 二时间大于该第一时间时， 如果该数据的某一分段中该第二二进制比特值的个数大于 该第一二进制比特值的个数时， 则将该分段中该第一二进制比特值和该第二二进制比 特值互换。
6. 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 该数据中的第一二进制比特值和第二 二进制比特值的分布比例值是预先决定的， m小于或等于该电平的总数与第一二进制 比特值的分布比例值的乘积， n 小于或等于该电平的总数与第二二进制比特值的分布 比例值的乘积。
16
替换页 （细则第 26条)
7. 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 该数据中的第一二进制比特值和第二 二进制比特值的分布比例值是随机的。
8. 如权利要求 7所述的方法， 其特征在于， m小于或等于 P/3， 以及 /或者 n小于 或等于 P/3， P为该信号中电平的总数， m, n均大于或等于 3。
9. 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于，根据比较结果判断该电平所代表的二 进制比特值的步骤包括- 当该第一时间小于该第二时间时， 如果电平的持续时间小于或等于该判决时长， 则该电平代表第一二进制比特值， 如果电平的持续时间大于该判决时长， 则该电平代 表第二二进制比特值；
当该第一时间大于该第二时间时， 如果电平的持续时间小于或等于该判决时长， 则该电平代表第二二进制比特值， 如果电平的持续时间大于该判决时长， 则该电平代 表第一二进制比特值。
10.如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 该无线信号为光信号或声波信号， 该 光信号包括红外光信号、 可见光信号和紫外光信号的至少其中之一， 该声波信号包括 次声波信号、 可听波信号和超声波信号的至少其中之一。
11.如权利要求 1-3和 6-10中任一项所述的方法， 其特征在于， 该判决时长 Td与 第一平均值 Ta和第二平均值 Tb的关系为： Td=(Ta+Tb)/2。
12.一种无线信号的解码方法， 用于对由一无线信号所转换的电信号进行解码， 该 解码方法包括以下步骤- 记录该电信号的各个电平的持续时间；
计算 m个最大持续时间的第一平均值 Ta， 以及 n个最小持续时间的第二平均值 Tb，其中 m, n为正整数且分别参考该数据中的第一二进制比特值和第二二进制比特值 的分布比例值确定；
根据该第一平均值和该第二平均值计算判决时长 Td;
比较各电平的持续时间与该判决时长， 根据比较结果判断该电平所代表的二进制 比特值； 以及
整合各二进制比特值以恢复该电信号所表征的数据。
13.如权利要求 12所述的方法， 其特征在于， 该数据中的第一二进制比特值和第 二二进制比特值的分布比例值是预先决定的， m小于或等于该电平的总数与第一二进 制比特值的分布比例值的乘积， n 小于或等于该电平的总数与第二二进制比特值的分 布比例值的乘积。
14.如权利要求 12所述的方法， 其特征在于， 该数据中的第一二进制比特值和第 二二进制比特值的分布比例值是随机的。
15.如权利要求 14所述的方法， 其特征在于， m小于或等于 P/3， 以及 /或者 n小 于或等于 P/3， P为该电信号中电平的总数， m, n均大于或等于 3。
17
替换页 （细则第 26条)
16.如权利要求 12所述的方法， 其特征在于， 根据比较结果判断该电平所代表的 二进制比特值的步骤包括：
当该第一时间小于该第二时间时， 如果电平的持续时间小于或等于该判决时长， 则该电平代表第一二进制比特值， 如果电平的持续时间大于该判决时长， 则该电平代 表第二二进制比特值；
当该第一时间大于该第二时间时， 如果电平的持续时间小于或等于该判决时长， 则该电平代表第二二进制比特值， 如果电平的持续时间大于该判决时长， 则该电平代 表第一二进制比特值。
17.如权利要求 15-15及 16中任一项所述的方法， 其特征在于， 该判决时长 Td与 第一平均值 Ta和第二平均值 Tb的关系为： Td=(Ta+Tb)/2。
18.一种信号的解码装置， 用于对由一无线信号所转换的电信号进行解码， 该解码 装置包括：
用于记录该电信号的各个电平的持续时间的模块；
用于计算 m个最大持续时间的平均值， 以及 n个最小持续时间的平均值的模块， 其中 m, n为正整数且分别参考该数据中的第一二进制比特值和第二二进制比特值的分 布比例值确定；
用于根据该第一平均值和该第二平均值计算判决时长的模块；
用于比较各电平的持续时间与该判决时长， 根据比较结果判断该电平所代表的二 进制比特值的模块； 以及
用于整合各二进制比特值以恢复该电信号所代表的数据的模块。
19.一种接收端， 包括如权利要求 18所述的解码装置。
20.—种通信系统， 包括：
发送端， 该发送端包括一编码装置， 用于将数据中的第一二进制比特值编码为持 续第一时间的电平， 将数据中的第二二进制比特值编码为持续第二时间的电平， 各电 平之间以分隔标志隔开， 其中该第一时间不等于该第二时间； 以及
如权利要求 19所述的接收端。
18
替换页 （细则第 26条)
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