同的數(shù)據(jù)并作為數(shù)據(jù)幀頭；若否，則放棄該輸入數(shù)據(jù)。
[0034]本發(fā)明中接收端連續(xù)掃描輸入數(shù)據(jù)，直到檢測到定位幀，來識別幀的開始。即使在接收端移動(dòng)的情況下，也可以快速掃描到定位幀，保證了一幀內(nèi)的數(shù)據(jù)可同時(shí)無誤的被恢復(fù)并檢測，從而實(shí)現(xiàn)了收發(fā)端幀同步的目的。此外，在保證幀同步的同時(shí)，也抑制了一幀數(shù)據(jù)內(nèi)碼間竄擾的影響。
[0035]通過本發(fā)明提供的幀定位的方法，可以減少現(xiàn)有技術(shù)中存在的重復(fù)解碼運(yùn)算。這是因?yàn)楸景l(fā)明中的接收端只有在掃描到定位幀后，才會(huì)定位出數(shù)據(jù)幀頭，再開始解碼運(yùn)算，若未掃描到定位幀則不會(huì)進(jìn)行解碼，繼續(xù)掃描，這樣可以減少所耗費(fèi)的硬件資源。
[0036]以下將參照【附圖說明】本發(fā)明實(shí)施方式。
[0037]圖1的陣列發(fā)射、陣列接收結(jié)構(gòu)系統(tǒng)框圖即表示了自由空間內(nèi)NT*NT路并行光信號陣列傳輸?shù)倪^程。發(fā)射機(jī)采用二維點(diǎn)陣式光源(光源種類不予限制)，光強(qiáng)度調(diào)制。接收機(jī)采用二維點(diǎn)陣式NK*NK個(gè)光電檢測器陣列，直接檢測方式，與發(fā)射機(jī)相對應(yīng)，為了確保接收機(jī)可檢測到發(fā)射機(jī)每一路信號，必須保證NK>NT。
[0038]圖2是發(fā)射機(jī)一幀NT*NT路數(shù)據(jù)信息示意圖，以光亮度“明”、“暗”區(qū)分二進(jìn)制0、
I信息，圖中白色圓點(diǎn)代表光源亮度“明”即比特“0”，黑色圓點(diǎn)代表光源亮度“暗”即比特“I”。由計(jì)算機(jī)控制將信源調(diào)制到各點(diǎn)光源上，各點(diǎn)光源攜帶不同信息，并行發(fā)送數(shù)據(jù)，則一幀傳輸陣列攜帶(NT*NT) bits數(shù)據(jù)。
[0039]在這(NT*NT)bits信息中，包含了(l*n)bits的定位開銷段，即定位幀，位于圖2首行(定位幀的字節(jié)長度、位置不局限于本實(shí)施例中的首行)。定位幀由特殊比特構(gòu)成，不攜帶任何有效數(shù)據(jù)信息，視為定位開銷，標(biāo)記數(shù)據(jù)幀頭的位置。
[0040]圖3是本發(fā)明定位幀的示意圖，幀長2字節(jié)，字節(jié)內(nèi)容“1010101010101010”比特。
定位幀在發(fā)射機(jī)上通過光源顯示就是明暗相間結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在接收端易于檢測，且在有效數(shù)據(jù)字節(jié)內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)該種組合，故定位幀不會(huì)與數(shù)據(jù)信息沖撞。本發(fā)明的定位幀不局限于圖3結(jié)構(gòu)，滿足不與數(shù)據(jù)字節(jié)比特相重的要求即可，可以為其他特殊比特的組合方式或特殊圖形結(jié)構(gòu)，幀長不限制。
[0041]圖4的自由空間光通信系統(tǒng)流程圖描述了信源(二進(jìn)制比特流)在計(jì)算機(jī)控制下根據(jù)發(fā)射機(jī)的尺寸(假設(shè)發(fā)射機(jī)點(diǎn)光源個(gè)數(shù)為NT*NT)，將串行數(shù)據(jù)流劃分為乂*乂路并行數(shù)據(jù)，通過光源驅(qū)動(dòng)電路，以光強(qiáng)度調(diào)制方式同時(shí)發(fā)射乂*乂個(gè)并行光信號。
[0042]發(fā)射機(jī)發(fā)送的并行數(shù)據(jù)經(jīng)自由空間傳輸后到達(dá)接收機(jī)，接收機(jī)以直接檢測方式對NT*NT個(gè)并行光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換得到電信號。由嵌入式處理機(jī)掃描每一路信號Vi,并與預(yù)存于處理機(jī)內(nèi)的衰減后的電壓范圍(Vmin，Vmax)作比較，去除冗余光干擾。取最大和最小電壓值V_、Vmin的均值V average作為閾值，記大于V average為比特符號“0”，小于V aveMge為比特符號“I”。依次，對陣列各點(diǎn)\進(jìn)行判決，得到NK*NK個(gè)并行輸入數(shù)據(jù)。
[0043]嵌入式處理機(jī)對乂*乂個(gè)并行輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行快速的橫、縱向掃描，檢測輸入數(shù)據(jù)中是否包含與預(yù)置定位幀規(guī)則(定位幀字節(jié)長度、字節(jié)比特信息)相同的比特，若否，則放棄該幀輸入數(shù)據(jù)，繼續(xù)掃描下一幀輸入數(shù)據(jù)，直到尋找到如圖3示的“ 1010101010101010”定位幀，即定位到數(shù)據(jù)幀頭。
[0044]定位到數(shù)據(jù)幀頭后，計(jì)算機(jī)將接收該數(shù)據(jù)幀頭下的有效數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，恢復(fù)原始信息(信宿)。
[0045]本發(fā)明重點(diǎn)保護(hù)自由空間光通信系統(tǒng)中以陣列結(jié)構(gòu)傳輸信息的幀定位的方法。這種方法保證了收發(fā)端的幀同步性，抑制一幀數(shù)據(jù)內(nèi)的碼間串?dāng)_，減少重復(fù)解碼運(yùn)算次數(shù)，降低硬件資源損耗。
[0046]本發(fā)明提出的方法用途廣泛，軍事、醫(yī)療、礦井、水下、太空、室內(nèi)、智能交通、“最后一公里”等各領(lǐng)域的無線光通信技術(shù)都可以應(yīng)用，算法靈活、開銷少，極大的提高了通信系統(tǒng)的有效性及可靠性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于自由空間光通信的幀定位方法，其特征在于該幀定位方法所采用的自由空間光通信系統(tǒng)包括發(fā)射端和接收端，所述發(fā)射端依次包括信源、串并轉(zhuǎn)換器、光源驅(qū)動(dòng)電路、二維點(diǎn)陣式光源；所述的接收端依次包括二維點(diǎn)陣式光電檢測器、嵌入式處理機(jī)、并串轉(zhuǎn)換、信宿； 當(dāng)信源經(jīng)過系列編碼后，采用光強(qiáng)度調(diào)制方式，以光亮度“明”、“暗”區(qū)分0、1信息，通過陣列光源發(fā)射； 陣列光源通過自由空間的漫反射后被二維點(diǎn)陣式光電檢測器接收，并通過嵌入式處理機(jī)按照奈奎斯特速率即2倍的發(fā)射陣列速率采集二維光信息數(shù)據(jù)； 嵌入式處理機(jī)分別從橫向、縱向方向掃描二維光信息數(shù)據(jù)，并記錄各點(diǎn)的光亮度數(shù)值，檢測輸入數(shù)據(jù)中是否包含與預(yù)置定位幀規(guī)則即定位幀字節(jié)長度、字節(jié)比特信息相同的數(shù)據(jù)，若是，找出該相同的數(shù)據(jù)并作為數(shù)據(jù)幀頭；若否，則放棄該輸入數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于自由空間光通信的幀定位方法，其特征在于所述的幀定位過程如下: 當(dāng)發(fā)射端發(fā)射一幀含有定位幀的陣列信息后，經(jīng)過自由空間到達(dá)接收端，由陣列式光電檢測器完成光電轉(zhuǎn)換恢復(fù)電信號，再由嵌入式處理機(jī)掃描陣列各點(diǎn)電壓值Vi,并與預(yù)存于處理機(jī)內(nèi)的衰減后的電壓范圍vmin，Vmax作比較，去除冗余光干擾；取最大和最小電壓值V_、Vmin的均值V average作為閾值，記大于V avCTage為比特符號“O”，小于V aveMge為比特符號“ I ”；依次，對陣列各點(diǎn)\進(jìn)行判決，得到輸入數(shù)據(jù)； 嵌入式處理機(jī)對輸入數(shù)據(jù)快速掃描，檢測輸入數(shù)據(jù)中是否包含與預(yù)置定位幀字節(jié)長度、字節(jié)比特信息相同的數(shù)據(jù)，若是，找出該相同的數(shù)據(jù)并作為數(shù)據(jù)幀頭；若否，則放棄該輸入數(shù)據(jù)； 接收端連續(xù)掃描輸入數(shù)據(jù)，直到檢測到定位幀，來識別幀的開始，即使在接收端移動(dòng)的情況下，也可以快速掃描到定位幀，保證了一幀內(nèi)的數(shù)據(jù)可同時(shí)無誤的被恢復(fù)并檢測，從而實(shí)現(xiàn)了收發(fā)端幀同步的目的；此外，在保證幀同步的同時(shí)，也抑制了一幀數(shù)據(jù)內(nèi)碼間竄擾的影響。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于自由空間光通信的幀定位方法，其特征在于所述的幀同步是在陣列傳輸?shù)幕A(chǔ)上提出一種定位幀，當(dāng)接收端掃描到定位幀時(shí)，即定義該幀為數(shù)據(jù)幀頭，并恢復(fù)此數(shù)據(jù)幀頭下的陣列信息，實(shí)現(xiàn)了發(fā)射端和接收端的幀同步。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于自由空間光通信的幀定位方法，其特征在于所述的定位幀為一串特殊比特或特殊圖形結(jié)構(gòu)，不定長幀，幀長由發(fā)射陣列大小決定。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于自由空間光通信的幀定位方法，其特征在于所述的定位幀位于發(fā)射陣列首行或四條邊長，或以特殊圖形結(jié)構(gòu)位于發(fā)射陣列中。
【專利摘要】本發(fā)明是一種用于自由空間光通信的幀定位方法，當(dāng)信源經(jīng)過系列編碼后，采用光強(qiáng)度調(diào)制方式，以光亮度“明”、“暗”區(qū)分0、1信息，通過陣列光源發(fā)射；陣列光源通過自由空間的漫反射后被二維點(diǎn)陣式光電檢測器接收，并通過嵌入式處理機(jī)按照奈奎斯特速率即2倍的發(fā)射陣列速率采集二維光信息數(shù)據(jù)；嵌入式處理機(jī)分別從橫向、縱向方向掃描二維光信息數(shù)據(jù)，并記錄各點(diǎn)的光亮度數(shù)值，檢測輸入數(shù)據(jù)中是否包含與預(yù)置定位幀規(guī)則即定位幀字節(jié)長度、字節(jié)比特信息相同的數(shù)據(jù)，若是，找出該相同的數(shù)據(jù)并作為數(shù)據(jù)幀頭；若否，則放棄該輸入數(shù)據(jù)。本發(fā)明可以在接收端移動(dòng)的情況下，快速掃描到定位幀，獲取該定位幀下的信息，保證一幀內(nèi)各點(diǎn)數(shù)據(jù)的同步，實(shí)現(xiàn)收發(fā)端幀同步的功能。
【IPC分類】H04B10-60, H04B10-11, H04B10-50
【公開號】CN104579467
【申請?zhí)枴緾N201410725719
【發(fā)明人】錢晨, 洪文昕, 韋瑋, 陳曉紅
【申請人】南京郵電大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月3日