一种具有保密功能的可见光通信系统及通信方法技术方案

本发明专利技术公开了一种具有保密功能的可见光通信系统及通信方法，通过对最新一代显示技术Micro‑LED进行双重调制，实现通信显示一体化。且Micro‑LED的带宽是普通LED的数倍，传输速度可达100Mb/s以上。由于采用可见光作为信号传输媒介，该系统的通信信号可通过遮光手段被完全封闭在室内，难以被室外的常规监听手段窃听。同时，该系统的通信信号还采用CDMA技术，在扩频码保密的情况下，即使信号被窃听，也无法破解出传输信息。又因为采用可见光传输，本发明专利技术可用于射频敏感的区域。综上，本发明专利技术具有高效节能、通信显示一体、传输速率高和保密性良好的特点，适用于如射频敏感区域以及安全性要求高的特殊场合。

A Visible Optical Communication System with Secret Function and Its Communication Method

The invention discloses a visible light communication system and a communication method with the function of confidentiality, which realizes the integration of communication and display by double modulation of the latest generation display technology, Micro LED. Moreover, the bandwidth of Micro LED is several times that of ordinary LED, and the transmission speed can reach more than 100 Mb/s. Because visible light is used as the medium of signal transmission, the communication signal of the system can be completely closed in the indoor by shading, and it is difficult to be eavesdropped by conventional means of outdoor monitoring. At the same time, the communication signal of the system also uses the technology of CDMA. Even if the signal is eavesdropped, the transmission information can not be cracked under the condition that the spread spectrum code is kept secret. Because of the visible light transmission, the invention can be used in radio frequency sensitive areas. In summary, the invention has the characteristics of high efficiency, energy saving, integration of communication and display, high transmission rate and good confidentiality, and is suitable for special occasions such as radio frequency sensitive areas and high security requirements.

【技术实现步骤摘要】
一种具有保密功能的可见光通信系统及通信方法
本专利技术涉及通信
，具体涉及一种具有保密功能的可见光通信系统及通信方法。
技术介绍
随着互联网技术的发展，对通信速率、容量、便利性的需求急剧上升，以WIFI、蓝牙为代表的短距离无线通信受到了越来越广泛的应用，然而，传统短距离无线通信存在着很多目前难以解决的安全问题。例如WIFI通信存在以下的安全问题：1.网络资源会被未经授权的非法用户占用；2.WiFi安全标准中常用的加密算法如WEP、WPA/WPA2、WPA-PSK/WPA2-PSK等都存在问题；3.易被窃听，且容易泄露用户系统信息和PSK等重要安全信息；4.认证机制简单，易被各种方式主动攻击。与此同时，近来可见光通信正迅速兴起，并得到越来越广泛的应用。由于采用可见光作为信号传输媒介，可见光通信的信号可以通过遮光手段被完全封闭在室内，难以被室外的常规监听手段窃听。同时，可见光通信的信号还可以采用如码分多址(CodeDivisionMultipleAccess，CDMA)为例的加密技术，在扩频码保密的情况下，即使信号被窃听，也无法破解出传输信息，进一步增强了保密性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种具有保密功能的可见光通信系统及通信方法。本专利技术的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：一种具有保密功能的可见光通信系统，该可见光通信系统包括通信发送端和通信接收端，其中，所述的通信发送端包括级联的FPGA调制模块和用于作为显示屏幕的Micro-LED，所述的通信接收端包括级联的可见光探测模块、电信号放大模块、FPGA解调模块；其中，所述的FPGA调制模块，用于对待发送的二进制序列进行调制和数模转换，再与用于显示的PWM调制信号结合得到第一电信号，并将第一电信号发送至所述的Micro-LED；所述的Micro-LED，用于将第一电信号进行电光转换生成光信号并发送；所述的可见光探测模块，用于探测接收光信号并转换为第二电信号，并将第二电信号送至所述的电信号放大模块；所述的电信号放大模块，用于根据光信号的光功率，调整第二电信号的增益，得到第三电信号；所述的FPGA解调模块，用于对第三电信号进行解调，还原出待发送的二进制序列。进一步地，所述的Micro-LED采用通信与显示结合的小间距3T1C驱动电路，该驱动电路中MOS管M1的G极与MOS管M2的D极相连，MOS管M1的D极与MOS管M3的S极相连，MOS管M1的S极接地，MOS管M3的D极接Micro-LED，电容CST的两端分别与MOS管M1的S极和G极相连；信号CDATA接入MOS管M2的S极，信号RSEL接入MOS管M2的G极，信号DVLC接入MOS管M3的G极。其中，所述的MOS管M1、MOS管M2与电容CST给Micro-LED提供恒流电源，所述的MOS管M3用于加载OOK信号。其中，信号DVLC注入VLC的OOK信号，信号CDATA是显示的数据线，信号RSEL是显示的扫描线。后两者与TFT-LCD的显示原理中的相应结构类似，但是LED的数据线输入的是灰阶信号。MOS管M3采用高速器件结构，高频VLC信号加载到Micro-LED阵列上，随Micro-LED的发光输出VLC信号，实现VLC信号和视频信号相结合。进一步地，所述的FPGA调制模块接收到数据，选择二进制启闭键控对数据进行调制，再采用码分多址进行数据加密，最后与PWM调制信号结合。进一步地，所述的FPGA解调模块利用接收到的伪随机码对第三电信号进行解密，还原出待发送的二进制序列。本专利技术的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：一种具有保密功能的可见光通信方法，所述的通信方法包括：步骤S1、所述的FPGA调制模块接收到数据，选择二进制启闭键控对数据进行调制，再采用码分多址进行数据加密，最后与PWM调制信号结合得到第一电信号，并将第一电信号发送至所述的Micro-LED。步骤S2、所述的Micro-LED将第一电信号进行电光转换生成光信号并发送，同时还起到显示的作用；步骤S3、所述的电信号放大模块根据光信号的光功率，调整第二电信号的增益，得到第三电信号。步骤S4、所述的FPGA解调模块利用接收到的伪随机码对第三电信号进行解密，还原出待发送的二进制序列。进一步地，所述的二进制启闭键控采用曼彻斯特编码，用电平从低到高或从高到低的变化来传递信息，而发射每一个数据单元时高低电平的时间相同。与PWM结合后仅会导致显示亮度变为原来的一半，而对灰阶显示无影响。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：1、本专利技术在用于作为显示屏幕的Micro-LED上设置信号调制模块，将显示屏幕作为信息发射源，借此合并了显示系统与通信系统。因此，本专利技术更加高效节能。2、由于采用可见光作为信号传输媒介,该可见光通信系统中通信信号可以通过遮光手段被完全封闭在室内,难以被室外的常规监听手段窃听。3、该可见光通信系统采用可见光传输，因此，该系统可用于射频敏感的区域，如飞机机舱、配有高精度仪器科室等场合。4、该可见光通信系统中通信信号还采用码分多址(CodeDivisionMultipleAccess，CDMA)技术，在扩频码保密的情况下，即使信号被窃听，也无法破解出传输信息。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以获得其他的实现方式。图1是本专利技术中公开的具有保密功能的可见光通信系统的示意图；图2是本专利技术中采用的CDMA工作原理示意图；图3是本专利技术中采用的OOK与PWM联合调制示意图；图4是本专利技术中采用的通信与显示结合的小间距3T1C驱动电路示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一图1是本实施例提供的一种具有保密功能的可见光通信系统的示意图，该可见光通信系统包括通信发送端和通信接收端，其中，所述的通信发送端包括级联的FPGA调制模块和用于作为显示屏幕的Micro-LED，所述的通信接收端包括级联的可见光探测模块、电信号放大模块、FPGA解调模块。该可见光通信系统采用物理遮光以及CDMA加密技术，达到保密通信的效果。其中，所述的FPGA调制模块，用于对待发送的二进制序列进行调制和数模转换，再与PWM调制信号结合得到第一电信号，并将第一电信号发送至所述的Micro-LED；所述的Micro-LED，用于将第一电信号进行电光转换生成光信号并发送，同时还起到显示的作用；所述的可见光探测模块，用于探测接收光信号并转换为第二电信号，并将第二电信号送至所述的电信号放大模块；所述的电信号放大模块，用于根据光信号的光功率，调整第二电信号的增益，得到第三电信号；所述的FPGA解调模块，用于对第三电信号进行解调，还原出待发送的二进制序列。其中，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有保密功能的可见光通信系统，其特征在于，该可见光通信系统包括通信发送端和通信接收端，其中，所述的通信发送端包括级联的FPGA调制模块和用于作为显示屏幕的Micro‑LED，所述的通信接收端包括级联的可见光探测模块、电信号放大模块、FPGA解调模块；其中，所述的FPGA调制模块，用于对待发送的二进制序列进行调制和数模转换，再与用于显示的PWM调制信号结合得到第一电信号，并将第一电信号发送至所述的Micro‑LED；所述的Micro‑LED，用于将第一电信号进行电光转换生成光信号并发送；所述的可见光探测模块，用于探测接收光信号并转换为第二电信号，并将第二电信号送至所述的电信号放大模块；所述的电信号放大模块，用于根据光信号的光功率，调整第二电信号的增益，得到第三电信号；所述的FPGA解调模块，用于对第三电信号进行解调，还原出待发送的二进制序列。

【技术特征摘要】
1.一种具有保密功能的可见光通信系统，其特征在于，该可见光通信系统包括通信发送端和通信接收端，其中，所述的通信发送端包括级联的FPGA调制模块和用于作为显示屏幕的Micro-LED，所述的通信接收端包括级联的可见光探测模块、电信号放大模块、FPGA解调模块；其中，所述的FPGA调制模块，用于对待发送的二进制序列进行调制和数模转换，再与用于显示的PWM调制信号结合得到第一电信号，并将第一电信号发送至所述的Micro-LED；所述的Micro-LED，用于将第一电信号进行电光转换生成光信号并发送；所述的可见光探测模块，用于探测接收光信号并转换为第二电信号，并将第二电信号送至所述的电信号放大模块；所述的电信号放大模块，用于根据光信号的光功率，调整第二电信号的增益，得到第三电信号；所述的FPGA解调模块，用于对第三电信号进行解调，还原出待发送的二进制序列。2.根据权利要求1所述的一种具有保密功能的可见光通信系统，其特征在于，所述的Micro-LED采用通信与显示结合的小间距3T1C驱动电路，该驱动电路中MOS管M1的G极与MOS管M2的D极相连，MOS管M1的D极与MOS管M3的S极相连，MOS管M1的S极接地，MOS管M3的D极接Micro-LED，电容CST的两端分别与MOS管M1的S极和G极相连；信号CDATA接入MOS管M2的S极，信号RSEL接入MOS管M2的G极，信号DVLC接入MOS管M3的G极；其中，所述的MOS管M1、MOS管M2与电容CST给M...

【专利技术属性】
技术研发人员：文尚胜，王杏林，刘俊宏，梁明珠，姜昕宇，陈浩伟，
申请(专利权)人：华南理工大学，广州龙坪信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44