可见光信号发送、接收处理方法、发射端、接收端及系统 |
|||||||
| 申请号 | CN201310465626.5 | 申请日 | 2013-09-30 | 公开(公告)号 | CN103795487A | 公开(公告)日 | 2014-05-14 |
| 申请人 | 深圳光启创新技术有限公司; | 发明人 | 不公告发明人; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种可见光 信号 发送、接收处理方法、发射端、接收端及系统。该方法包括：发射端将待发送数据与发射端的伪码信号进行运算输出扰码信号；发射端将扰码信号与导 光信号 合并得到待发送信号，其中，导光信号包括发射端的标识信息；发射端将待发送信号以光信号发送。通过本发明解决了相关技术中对可见光通信的加密方法只适用于一个发射端的问题，从而能够支持多个发射端。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种可见光信号发送处理方法，其特征在于包括： |
||||||
| 说明书全文 | 可见光信号发送、接收处理方法、发射端、接收端及系统技术领域背景技术[0002] 光通信包括非可见光通信和可见光通信，常见的非可见光通信如红外线通信，红外线通信是利用红外线作为传递信息的媒体，即通信信道。发射端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。接收端将接收到的光脉冲转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号的输出。常用的可见光通信是一种在LED技术上发展起来的、短距离高速无线光通信技术。可见光通信的基本原理就是利用LED比荧光灯和白织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，有光代表1，无光代表0，发出高速的光信号，再经过光电转换而获得信息。 [0003] 在通信技术中，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；同时可见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，其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。 [0004] 考虑到光信号的安全性，在相关技术中提供了一种基于导光信号的加密、解密技术方案，在该技术方案中，发射端采用伪码信号对原始信号和导光信号加密，编码后得到扰码信号；接收端利用解扰后的导光信号对加密的原始信号进行解密。由于发射端和接收端之间传输的是变化的扰码信号，不易破解，从而保证了信号传输的安全性。 [0005] 在相关技术中，导光信号未进行编码前是一组全“1”的二进制数字序列，与伪码序列进行运算后，得到的随着伪码序列变化的扰码信号。接收端通过导光信号的信息，找到发射端对原始信号加密所用的伪码序列，利用找到的伪码序列对加密的数据部分进行解密，最终还原真实的原始数据信息，如用户的标识ID号等。由于发射端中未加扰前的导光信号是一组全“1”的二进制数字序列，并且接收端只储存一个唯一的用户标识，所以整个加密、解密装置只适用于一个发射端。 [0006] 针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。 发明内容[0007] 本发明实施例提供了一种可见光信号发送、接收处理方法、发射端、接收端及系统，以至少解决相关技术中对可见光通信的加密方法只适用于一个发射端的问题。 [0008] 根据本发明的一个方面，提供了一种可见光信号发送处理方法，包括：发射端将待发送数据与所述发射端的伪码信号进行运算输出扰码信号；所述发射端将所述扰码信号与导光信号合并得到待发送信号，其中，所述导光信号包括所述发射端的标识信息；所述发射端将所述待发送信号以光信号发送。 [0009] 优选地，所述发射端将所述待发送数据与所述发射端的伪码信号进行运算输出所述扰码信号包括：所述发射端根据所述发射端的状态机的状态输出随时间变化的伪码信号；所述发射端将所述伪码信号与所述待发送数据进行运算输出所述扰码信号。 [0010] 优选地，所述导光信号还包括：所述发射端所属一个或多个组的标识信息，其中，组用于表示属于该组的发射端的权限。 [0011] 优选地，所述导光信号包括：识别信息和所述发射端的标识信息。 [0012] 优选地，所述识别信息是连续为1的二进制数字序列。 [0013] 优选地，所述发射端的标识信息是所述发射端的设备号。 [0014] 根据本发明的另一个方面，还提供了一种可见光信号接收处理方法，包括：接收端接收光信号，并将所述光信号转换成数字信号；所述接收端将所述数字信号拆分为扰码信号和导光信号，其中，所述导光信号包括发射端的标识信息；所述接收端使用与所述发射端对应的伪码信号对所述扰码信号进行解码得到所述发射端发送的数据。 [0015] 优选地，所述接收端使用与所述发射端对应的伪码信号对所述扰码信号进行解码包括：所述接收端根据所述发射端的标识信息获取所述发射端对应的伪码信号；所述接收端使用与所述发射端对应的伪码信号对所述扰码信号进行解码。 [0016] 优选地，所述接收端根据所述发射端的标识信息获取所述伪码信号包括：所述接收端根据所述发射端的标识信息获取所述发射端对应的状态码；所述接收端根据所述发射端的状态码得到与所述状态码对应的伪码信号。 [0017] 优选地，在所述发射端发送的数据包括用户标识的情况下，在所述接收端使用所述伪码信号对所述扰码信号进行解码得到所述用户标识之后，所述方法还包括：所述接收端验证从所述发射端接收到的用户标识和所述接收端预先保存的用户标识是否相同或者存在对应关系，如果相同或者存在对应关系，则确定所述发射端发送的用户标识合法，否则非法。 [0018] 优选地，所述接收端根据发射端的标识信息和组的对应关系确定所述发射端所属的一个或多个组，其中，组用于表示属于该组的发射端的权限；或者，在所述导光信号中还携带有所述发射端所属一个或多个组的标识信息的情况下，所述接收端根据所述导光信号中携带的一个或多个组的标识信息确定所述发射端所属的一个或多个组，其中，组用于表示属于该组的发射端的权限。 [0019] 优选地，所述发射端的标识信息是所述发射端的设备号。 [0020] 根据本发明的另一个方面，还提供了一种可见光信号发射端，包括：伪码信号发生器，用于产生伪码信号；运算器，用于将待发送数据与所述发射端的伪码信号进行运算输出扰码信号；合并装置，用于将所述扰码信号与导光信号合并得到待发送信号，其中，所述导光信号包括所述发射端的标识信息；发光单元，用于将所述待发送信号以光信号发送。 [0021] 优选地，所述伪码信号发生器，用于根据所述发射端的状态机的状态输出随时间变化的伪码信号。 [0022] 优选地，所述导光信号还包括：所述发射端所属一个或多个组的标识信息，其中，组用于表示属于该组的发射端的权限。 [0023] 优选地，所述导光信号包括：连续为1的二进制数字序列和所述发射端的标识信息。 [0024] 优选地，所述发射端的标识信息是所述发射端的设备号。 [0025] 根据本发明的另一个方面，还提供了一种可见光信号接收端，包括：解调器，用于将接收到的光信号转换成数字信号；拆分装置，用于将所述数字信号拆分为扰码信号和导光信号，其中，所述导光信号包括所述发射端的标识信息；伪码发生器，用于获取伪码信号；运算器，用于使用所述伪码信号对所述扰码信号进行解码得到所述发射端发送的数据。 [0026] 优选地，所述伪码发生器，用于根据所述发射端的标识信息获取所述伪码信号。 [0027] 优选地，所述伪码发生器，用于根据所述发射端的标识信息获取对应的状态码，并根据所述状态码得到与所述状态码对应的伪码信号。 [0028] 优选地，所述接收端还包括：判断器，在所述发射端发送的数据包括用户标识的情况下，用于验证从所述发射端接收到的用户标识和所述接收端预先保存的用户标识是否相同或者存在对应关系，如果相同或者存在对应关系，则确定所述发射端发送的用户标识合法，否则非法。 [0029] 优选地，所述接收端还用于根据发射端的标识信息和组的对应关系确定所述发射端所属的一个或多个组，其中，组用于表示属于该组的发射端的权限；或者，在所述导光信号中还携带有所述发射端所属组的标识信息的情况下，所述接收端还用于根据所述导光信号中携带的一个或多个组的标识信息确定所述发射端所属的一个或多个组，其中，组用于表示属于该组的发射端的权限。 [0030] 优选地，所述发射端的标识信息是所述发射端的设备号。 [0031] 根据本发明的另一个方面，还提供了一种可见光信号处理系统，包括上述任一所述的可见光信号发射端，以及上述任一所述的可见光信号接收端。 [0033] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： [0034] 图1是根据本发明实施例的可见光信号发送处理方法的流程图； [0035] 图2是根据本发明实施例的采用变化伪码信号进行加密的流程图； [0036] 图3是根据本发明实施例的可见光信号接收处理方法的流程图； [0037] 图4是根据本发明实施例的采用变化的伪码信号来进行解密的流程图； [0038] 图5是根据本发明实施例的增加原始信号验证的信号接收处理方法的流程图； [0039] 图6是根据本发明实施例的可见光信号发射端的结构框图； [0040] 图7是根据本发明实施例可见光信号接收端的结构框图； [0041] 图8是根据相关技术的基于导光信号的加密、解密方法与装置中的未加密前的信号格式的示意图； [0042] 图9是根据本发明优选实施例的光子发射端的结构框图； [0043] 图10是根据本发明优选实施例的光子接收端的结构框图； [0044] 图11是根据本发明优选实施例的基于多用户同步加密、解密方法与装置中的发射端与接收端之间所传输的信号的数据结构示意图； [0045] 图12是根据本发明优选实施例的在可见光通信系统中使用的加解密方法的流程图。 具体实施方式[0046] 下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 [0047] 在本发明实施例中，提供了一种可见光信号发送处理方法，图1是根据本发明实施例的可见光信号发送处理方法的流程图，如图1所示，该流程包括： [0048] 步骤S102，发射端将待发送数据（在下文中将该待发送数据成为原始信号）与该发射端的伪码信号进行运算（例如，逻辑运算，在下文中以逻辑运算为例进行说明）输出扰码信号； [0049] 步骤S104；发射端将该扰码信号与导光信号合并得到待发送信号，其中，该导光信号包括该发射端的标识信息； [0050] 步骤S106，发射端将该待发送信号以光信号发送。 [0051] 通过上述步骤，导光信号包括发射端的标识信息，与相关技术中导光信号为是全1的序列相比，不同的发射端的导光信号均是不相同，接收端可以根据导光信号中的发射端的标识信息来确定不同的发射端，从而解决了相关技术中对可见光通信的加密方法只适用于一个发射端的问题，进而能够支持多个发射端。 [0052] 在一个优选的实施方式中，为了更加安全可以使用变化的伪码信号来对原始信号进行加密，图2是根据本发明实施例的采用变化伪码信号进行加密的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤： [0053] 步骤S202，发射端根据该发射端的状态机的状态输出随时间变化的伪码信号； [0054] 步骤S204，发射端将该伪码信号与原始信号进行逻辑运算输出该扰码信号； [0055] 步骤S206；发射端将该扰码信号与导光信号合并得到待发送信号，其中，该导光信号包括该发射端的标识信息； [0056] 步骤S208，发射端将该待发送信号以光信号发送。 [0057] 通过上述步骤，发射端与接收端的状态将会随着时间进行变换，所采用伪码序列也随着状态不断变换。因此，当发射端进行发射时，就选用当前的状态所对应的伪码序列对原始信号进行加密，由于伪码是变化的因此安全性更高。 [0058] 在上述步骤中，只要导光信号中包括了发射端的标识信息就可以解决相关技术中的问题，在优选实施方式中，该导光信号还可以包括一些其他的信息，这些其他的信息可以用于其他的用途。下面以两个优选实施方式进行说明。 [0059] 在上述步骤中，状态机的实现可以是多种方式的。可以是通过设备中的状态模块；也可以是通过能够获取环境、用户数据的模块，例如传感器，从环境、用户提取状态码，例如是随时间变化的信息，如人的体征信息也可以，如血压，心跳等。 [0060] 在优选实施方式一中，导光信号还可以包括：该发射端所属组的标识信息，其中，该组用于表示属于该组的发射端的权限。通过在导光信号中的组的标识信息可以实现通过组的方式来对发射端进行权限限定。例如，发射端可以是可见光的门禁卡，不同的人所使用的门禁卡是不相同的。每个门禁卡都有自己的设备标识信息，从而区分不同的门禁卡。此时，还可以在导光信号中添加该门禁卡所属于的组，例如，该门禁卡属于管理层组，那么该门禁卡在周末也可以开门，如果该门禁卡属于普通员工组，那么该门禁卡在周末非工作时间是无法开门的。不同的组表示了不同的发射端的权限。 [0061] 在另一个更优的实施方式中，该组可以是一个或多个组，多个组可以用来标识不同的权限，不同的组也可以用来表示不同的层次，例如，如果设备在某个城市中是唯一的，例如，公交卡，那么可以使用不同的组来标识城市、小区、楼、公司、用户等层次。 [0062] 在优选实施方式二中，导光信号还可以包括：识别信息和该发射端的标识信息。其中识别信息优选的是连续为1的二进制数字序列，通过连续为1的二进制数字序列可以更加有利于识别导光信号。连续为1的信号是比较容易识别的，由于导光信号的包括的标识信息各不相同，在增加连续为1的信号之后，例如，预先约定连续10个1之后就是该发射端的标识信息，由于1的容易识别，这样就很容易10个连续1之后的标识信息识别出来，并且能够提高识别的准确性。需要说明的是，连续为1的信号仅仅是一种优选的实施方式，并不限于此。 [0063] 上述实施例中所描述的流程是从发射端说明的。图3是根据本发明实施例的可见光信号接收处理方法的流程图，如图3所示，该流程包括如下步骤： [0064] 步骤S302，接收端接收光信号，并将该光信号转换成数字信号； [0065] 步骤S304，接收端将该数字信号拆分为扰码信号和导光信号，其中，该导光信号包括该发射端的标识信息； [0066] 步骤S306，接收端获取与发射端对应的伪码信号；例如，可以根据该发射端的标识信息获取该发射端对应的伪码信号； [0067] 步骤S308，接收端使用该伪码信号对该扰码信号进行解码得到原始信号。 [0068] 通过上述步骤，导光信号包括发射端的标识信息，与相关技术中导光信号为是全1的序列相比，不同的发射端的导光信号均是不相同，接收端可以根据导光信号中的发射端的标识信息来确定不同的发射端，从而解决了相关技术中对可见光通信的加密方法只适用于一个发射端的问题，进而能够支持多个发射端。 [0069] 在一个优选的实施方式中，为了更加安全可以使用变化的伪码信号来对原始信号进行加密，此时接收端也需要得到相应的伪码信号。图4是根据本发明实施例的采用变化的伪码信号来进行解密的流程图，如图4所示，该流程包括如下步骤： [0070] 步骤S402，接收端接收光信号，并将该光信号转换成数字信号； [0071] 步骤S404，接收端将该数字信号拆分为扰码信号和导光信号，其中，该导光信号包括该发射端的标识信息； [0072] 步骤S406，接收端根据该发射端的标识信息获取与该发射端对应的伪码信号； [0073] 步骤S408，接收端根据该发射端对应的状态码得到与该状态码对应的伪码信号； [0074] 步骤S410，接收端使用该伪码信号对该扰码信号进行解码得到原始信号。 [0075] 通过上述步骤，发射端与接收端的状态将会随着时间进行变换，所采用伪码序列也随着状态不断变换。因此，当发射端进行发射时，就选用当前的状态所对应的伪码序列对原始信号进行加密，接收端也采用相应的伪码序列来进行解密，由于伪码是变化的因此安全性更高。 [0076] 在一个优选的实施例，还可以增加数据验证的步骤。图5是根据本发明实施例的增加原始信号验证的信号接收处理方法的流程图，如图5所示，该流程包括如下步骤： [0077] 步骤S502，接收端接收光信号，并将该光信号转换成数字信号； [0078] 步骤S504，接收端将该数字信号拆分为扰码信号和导光信号，其中，该导光信号包括该发射端的标识信息； [0079] 步骤S506，接收端根据该发射端的标识信息获取伪码信号； [0080] 步骤S508，接收端使用该伪码信号对该扰码信号进行解码得到原始信号。 [0081] 步骤S510，在发射端发送的数据包括用户标识的情况下，接收端验证从发射端接收到的用户标识和接收端预先保存的用户标识是否相同或者存在对应关系，如果相同或者存在对应关系，则确定发射端发送的用户标识合法，否则非法。 [0082] 通过上述步骤，发射端发射的数据可以是用户标识，接收端可以使用该用户标识进行相应的处理，在接收端可以预先设置其能够处理的所有的用户标识，这样当接收到发射端发送的用户标识之后，可以比较一下其预先存储的用户标识中是否有该发射端发送的用户标识，从而可以提高可靠性。 [0083] 在上述步骤中，只要导光信号中包括了发射端的标识信息就可以解决相关技术中的问题，在优选实施方式中，该导光信号还可以包括一些其他的信息，这些其他的信息可以用于其他的用途。下面以两个优选实施方式进行说明。 [0084] 在优选实施方式一中，导光信号还可以包括：该发射端所属组的标识信息，其中，该组用于表示属于该组的发射端的权限。通过在导光信号中的组的标识信息可以实现通过组的方式来对发射端进行权限限定。即，在导光信号中还携带有发射端所属组的标识信息的情况下，接收端根据导光信号中携带的组的标识信息确定发射端所属的组，其中，组用于表示属于该组的发射端的权限。 [0085] 作为优选实施方式一的变型的实施方式，可以在不导光信号中携带组的标识信息，而是根据发射端的标识信息来确定该发射端所属于的组，这样在导光信号的携带的数据就比较少，接收端需要进行更多的处理。即，接收端根据发射端的标识信息和组的对应关系确定发射端所属的组，其中，组用于表示属于该组的发射端的权限。例如，发射端的标识信息为110001，在接收端保存有110001对应组，即在接收端保存有发射端的标识信息和其对应的组的对应关系，这样就可以不再导光信号中携带组的标识信息。 [0086] 在优选实施方式二中，导光信号还可以包括：连续为1的二进制数字序列和该发射端的标识信息。通过连续为1的二进制数字序列可以更加有利于识别导光信号。 [0087] 对应于上述方法，在本实施例中还提供了一种可见光信号发射端，图6是根据本发明实施例的可见光信号发射端的结构框图，如图6所示，该结构包括： [0088] 伪码信号发生器，用于产生伪码信号； [0089] 运算器，用于将原始信号与该发射端的伪码信号进行运算输出扰码信号；该运算器可以是数字逻辑运算器。 [0090] 合并装置，用于将该扰码信号与导光信号合并得到待发送信号，其中，该导光信号包括该发射端的标识信息； [0091] 发光单元，用于将该待发送信号以光信号发送。 [0093] 优选地，伪码信号发生器，用于根据该发射端的状态机的状态输出随时间变化的伪码信号。 [0094] 优选地，导光信号还包括：该发射端所属组的标识信息，其中，该组用于表示属于该组的发射端的权限。 [0095] 优选地，导光信号包括：连续为1的二进制数字序列和该发射端的标识信息。 [0096] 对应于上述方法，在本实施例中还提供了可见光信号接收端，图7是根据本发明实施例可见光信号接收端的结构框图，如图7所示，该结构包括： [0097] 解调器，用于将接收到的光信号转换成数字信号； [0098] 拆分装置，用于将该数字信号拆分为扰码信号和导光信号，其中，该导光信号包括该发射端的标识信息； [0099] 伪码发生器，用于获取伪码信号；优选地，可以根据该发射端的标识信息获取伪码信号； [0100] 运算器，用于使用该伪码信号对该扰码信号进行解码得到原始信号。该运算器可以是数字逻辑运算器。 [0101] 优选地，伪码发生器，用于根据该发射端的标识信息获取对应的状态码，并根据该状态码得到与该状态码对应的伪码信号。 [0102] 优选地，接收端还包括：判断器，在发射端发送的数据包括用户标识的情况下，用于验证从发射端接收到的用户标识和接收端预先保存的用户标识是否相同或者存在对应关系，如果相同或者存在对应关系，则确定发射端发送的用户标识合法，否则非法。 [0103] 优选地，发射端的标识信息还用于确定该发射端所属的组，其中，该组用于表示属于该组的发射端的权限；或者，该导光信号中还携带有该发射端所属组的标识信息，其中，该组用于表示属于该组的发射端的权限。 [0104] 上述发射端和接收端可以构成一个系统。优选地，上述实施例中的发射端的标识信息，可以是该发射端的设备号，设备代码，设备名称或其他可以确定其身份的设备信息。 [0105] 在上述实施例及其优选的实施方式中，可以在根据导光信号确定设备的标识信息之前，先进行身份验证，例如，可以采用指纹验证使用该发射端的用户的信息，在验证成功之后，再使用上述实施例及优选实施方式中提供的方案来验证发射端的标识信息。 [0106] 下面结合优选实施例，在如下优选实施例中以原始信号为用户ID号为例进行说明。 [0107] 本优选实施例提供了一种基于多用户的同步加密、解密方法和装置。这种方法和装置与上述中的基于导光信号的加密、解密方法和装置类似，不过本优选实施例基于多用户的同步加密、解密方法和装置中发射端不使用全“1”的导光信号，而是使用各种不同的，代表不同用户和设备号。每个发端发出的信号中包括两部分：第一部分是每个发射端对应的唯一设备号，此部分不进行加扰；第二部分是用户ID号，利用随着状态变化的伪码序列进行加密。同时，接收端也储存所有发射端的标识信息（例如，可以是该发射端的设备号）和原始ID号（原始ID号可以是用户ID号，可以是用来标识用户的，设备号是该发射端的标识信息，是用来标识设备的。本优选实施例的原始ID号是待发送的数据中的一种，并不限于此。在本优选实施例中，将发射端的标识信息均成为是设备号，而将待发送的数据称为ID号），其中设备号与ID号一一对应。发射端和接收端在第一次进行通信时，以此时作为起始状态，然后对应发射端与接收端的状态将会随着时间进行变换，所采用伪码信号（例如，可以是伪码序列）也随着状态不断变换。因此，当发射端进行发射时，就选用当前的状态所对应的伪码序列对ID号进行加密，而接收端在接收到某一个发射端发过来的光信号后，通过光电转换和解调，还原出信号中的设备号，然后在储存器中找到与该设备号对应的状态，并选用对应的伪码序列对ID号进行解密，解密出的ID号，再将解密后的ID与储存的ID进行对比，进行合法性判断。 [0108] 通过本优选实施例提供的基于多用户的同步加密、解密方法和装置，能够实现可见光通信过程的加密和解密，并且能够支持多用户，进一步提升实用性。 [0109] 在本优选实施例中接收端还可以根据先前所储存的ID号与解密后的ID号进行对比，看两者是否相同。如果相同，说明传输的ID号为合法，不同的说明传输的ID号非法。并且，由于加密所用的伪码序列是随时间所处的不同状态决定的，所以加密所用的伪码序列是随着时间不断变化的，因此，即使用是固定的用户标识ID号和导光信号，通过伪码序列加密后，在发射端和接收端之间传输的就是变化的加密信号，这种信号对于在不同状态的时间段内的复制是无效的，所以能提高信号传输的安全性。 [0110] 下面结合附图来进行说明。 [0111] 图8是根据相关技术的基于导光信号的加密、解密方法与装置中的未加密前的信号格式的示意图，如图8所示，该信号格式由全“1”的导光信号和ID号两部分组成。 [0112] 图9是根据本发明优选实施例的光子发射端的结构框图，如图9所示，该发射端包括ID储存器901，伪码发生器902，设备号储存器903，数字逻辑运算器904，调制器905和LED906。 [0113] 图10是根据本发明优选实施例的光子接收端的结构框图，如图10所示，接收端包括可见光光电检测器1001，解调器1002，数字逻辑运算器1003，本地设备号1004、对应ID及对应状态储存器，伪码发生器1005，Id判决器1006和外围控制电路1007。 [0114] 图11是根据本发明优选实施例的基于多用户同步加密、解密方法与装置中的发射端与接收端之间所传输的信号的数据结构的示意图，如图11所示，该信号是由两部分组成，不加扰的设备号和加扰的ID号。 [0115] 图9和图10示出了一种可在其中实现本优选实施例的可见光通信系统。可见光通信系统包括图9中的发射端和图10中的接收端。 [0116] 图9中发射端包括ID储存器901，与编码器901相耦合的伪码发生器112以及设备号储存器903。ID储存器901储存有用户信息（如ID号），并采用伪码发生器902产生的伪码信号对ID号数据进行编码以产生扰码信号。由于产生的扰码信号与原始ID号的通信数据不同，因此起到了加密的作用。如在本文中使用的，术语“加密”和“编码”，以及“解密”和“解码”可以互换地使用。ID储存器所读取的ID数据与伪码信号发生器所产生的伪码信号在数字逻辑运算器中进行编码，编码方式可以为异或运算，同或运算或卷积运算，交织运算等，得到加密后的扰码信号。与此同时，设备号储存器903与读取该发射端的设备号信息，并与上述所产生扰码信号进行合并，形成图8中所描述中优选实施例所述的传输信号的数据结构。其中设备号信息可能与ID不一致，只代表某一个发射端的识别码，具有唯一性，并且不进行加密处理，接收器是根据设备号来识别是来自哪一个发射端的。扰码信号和设备号合并后，经过调制器905将合并后的信号输出至发光单元即LED 906，以驱动后者将接收到的信号以可见光的形式发送出去。发光单元可以是其他具有发光功能的元件。发射端可以是光子物联网中的手持式客户端。 [0117] 图9中接收端包括用于检测发射端发射的可见光信号的光电检测器1001、并将可见光信号转换为数字信号的解调器1002。解调后的数字信号根据传输的信号格式拆分为两部分：加密的ID信号和不加密的设备号信号。其中加密的ID部分输出到数字逻运算器1003，设备号部分则输出到本地储存器1004。本地储存器1004接收到设备号信号后，在储存器中查找与设备号一一对应的本地ID以及对应状态的状态码，然后将状态码发送给伪码发生器1005，本地对应ID则发送到ID判断器1008。状态码发送到伪码发生器1005后，伪码发生器根据状态码，产生一组与状态码一一对应的扰码序列信号，然后发送到数字逻辑运算器1003中，其中扰码信号是与发射端在相同状态的扰码信号一致的。加密的ID信号与伪码序列信号在数字逻辑运算器1003中进行数字逻辑运算，即进行解码，所用数字逻辑运算方式与发射端一致。经数字逻辑运算后就可以恢复出发射端所发射的原始ID。经数字逻辑运算后的ID还不能确定是否是合法的ID，因为其它发射端所用的ID可能在其它状态加密后的ID可能与此ID相同，所以还需要在ID判断器1008对些ID进行合法性判决。 由储存器1004输出的本地对应ID和数字逻辑运算器1003输出的逻辑运算后的ID在ID判断器中进行判断，如果两个ID值相同或者存在一定对应关系，则认为是合法的ID值，再将此合法ID发送到外围控制电路1007；两个ID值不同或者不能对应一定的对应关系，则认为此ID是非法的，不将其发往外围控制电路1007。在附图的可见光通信系统中仅示出了一个发射端，但是本领域技术人员容易领会，对应于一个接收端往往存在多个发射端。 [0118] 为了使发射端和接收端之间的通信具有更高的安全性，防止高速摄像机拍摄复制光信号，所以在发射端和接收端中都使用了随时间变化的伪码序列对原始通信数据进行了加密和解密。因此，伪码信号发生器902以发射器的时间信号为基准根据发射端的状态机的状态输出随时间变化的伪码信号。相应地，接收端中的储存器1004也以本地时钟信号为基准储存与发射端设备号对应的随时间变化的状态码，此状态码表示接收到某一发射机的信号时，该发射机所对应的状态。而接收端中的伪码信号发生器1005根据输入的状态码相应地输出随时间变化的伪码信号。明显地，当发射端和接收端的状态一致时，它们加密和解密所用的伪码序列也会一致或存在某种对应的关系。 [0119] 图12是根据本发明优选实施例的在可见光通信系统中使用的加解密方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤： [0120] 步骤S1201，发射端对原始ID与随时间变化的第一伪码信号进行逻辑运算以获得扰码信号。原始ID是要发送的信息的一部分，例如用户身份信息等，并且可以是一种数字序列信号。伪码信号可以是随单位时间变化的数字序列，其中该单位时间可以根据需要设置，例如，每天、每小时、每分钟、每秒等。原始通信数据与第一伪码信号的逻辑运算可以是逻辑与、逻辑或、逻辑异或等，也可以是上述运算中的任意两者或更多者的组合。 [0121] 例如，原始ID通信数据为发射端的用户ID，并且始终为00001101。在经过一定个单位时间T后所对应的发射端状态N下，第一伪码信号可以为10101010，则原始ID通信数据与第一伪码信号的逻辑运算，例如“异或”的过程如下表所示： [0122]原始通信数据 0 0 0 0 1 1 0 1 第一伪码信号 1 0 1 0 1 0 1 0 扰码信号 1 0 1 0 0 1 1 1 [0123] 步骤S1202，发射端110将该扰码信号以可见光信号的形式发送出去。例如，发射端通过LED灯以闪光形式将调制信号发送出去。针对上述扰码信号10100111，LED灯可产生高频率闪烁，有光可代表1，无光可代表0，或者反之亦然，从而有效地实现了可见光通信。 [0124] 步骤S1203，接收端120接收发射端110发送的可见光信号，并将该可见光信号转换为数字信号。例如，对于LED灯产生的高频率闪烁，有光可代表1，无光可代表0，或反之，从而可将接收的可见光信号转换为数字信号。 [0125] 步骤S1204，接收端120对该数字信号与第二伪码信号进行解码例如逻辑运算，以获得原始通信数据。具体地，在经过一定单位时间T后所对应的接收端状态N下，第二伪码信号也为10101010，与第一伪码信号码型、起止相位相同。接收端120对接收到的信号与第二伪码信号的逻辑运算，例如“异或”过程如下表所示： [0127] 可见，解码输出信号为00001101，与原始通信数据相同，即解码出了原始通信数据。 [0128] 如上文所述，为了使接收端能正确解码，接收端的伪码信号发生器产生的伪码信号需要与发射端的伪码信号发生器产生的伪码信号同步变化。具体地，伪码信号的变化是由收发两端的状态机的状态决定的，在经过一定的单位时间（例如，1秒、1分钟或其他规定的时间段）后，收发两端的状态机的状态就会由上一个状态跳变到下一个状态，同时与状态机状态对应的加密和解密所使用的伪码信号也会作相同的变化。 [0129] 要做到正常、正确的可见光通信，可以满足以下条件：1.基带信号频率或导光信号发生器的频率与伪码发生器的频率相同或保持整数倍的关系。2.收发二端的伪码发生器的状态随时间变化，并且变化相同。 [0130] 通过以上的基于多用户的同步加密、解密方法和装置，能够使发射端发射出来的可见光信号进行加密，并且能够在接收端进行正确的解密，即使被高速摄像机拍摄后进行复制，由于复制的信号无法与接收端的状态变化进行同步，所以在不同的时间内，能够防止可见光信号被复制使用，可以在一定程度上有效地提高可见光通信系统的安全性。 [0131] 在使用了上述的加密和解密方法之后，在结合本优选实施例的导光信号，与现有技术方案即图8中使用全“1”的导光信号所述的一种基于导光信号的加密、解密方法和装置相比，由于使用了可以表示不同数值的设备号部分，因此能够用于多发射端，比前者的只适用单发射端更具有实际使用价值。 [0132] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈