[发明专利]基于白光LED的预编码MU-MIMO室内可见光通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种室内MIMO可见光通信系统，尤其涉及一种基于白光LED进行高速数据传输的室内MU-MIMO可见光系统。

背景技术

白光LED具有功耗低、使用寿命长、尺寸小、绿色环保等优点，被视为第四代节能环保型照明产品。白光LED的另外一个突出优点是响应时间非常短，因此可以用LED进行超高速数据通信。目前，可见光通信的主要挑战之一是白光LED的低的调制带宽，通常只有几MHZ。但规定的照明亮度能够确保我们获得较高的信号噪声比(SNR)。大量的高信噪比低带宽的通道，使利用MIMO技术来实现高数据速率传输成为一个有吸引力的选择。

然而，实际的室内可见光MIMO系统中，用户终端一般分布于室内不同位置，彼此之间的信号不能进行协同的检测，这导致了MU-MIMO系统存在较为严重的多用户干扰（MUI）。目前还没有针对MU-MIMO室内可见光系统中MUI问题的解决方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术所存在的多用户干扰问题，提供一种基于白光LED的预编码MU-MIMO室内可见光通信系统，利用预编码技术将干扰消除的任务转移到发送端，能有效解决MU-MIMO室内可见光系统存在的MUI问题，降低接收器的复杂度与功耗。

本发明的基于白光LED的预编码MU-MIMO室内可见光通信系统，包括发送端装置和多个用户终端；发送端装置包括输入信号处理单元，以及分别与输入信号处理单元连接的                                               个白光LED光源，为大于等于2的整数；每个白光LED光源包括驱动电路、亮度控制电路、LED阵列；每个用户终端包括信号输出处理单元以及与所述信号输出处理模块连接的至少一个光接收器；所述输入信号处理单元包括调制电路和预编码模块，调制电路将待发送的信号进行调制后输出至预编码模块，预编码模块根据信道状态信息求解预编码矩阵对已调制的信号进行预编码，预编码后的维信号分为个数据流分别传输至所述个白光LED光源；所述信号输出处理单元包括放大器模块、解码模块、解调电路，放大器模块将光接收器接收到的信号放大，解码模块对放大后的信号进行解码，解调电路对解码后的信号进行解调。

相比现有技术，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明提出了室内MU-MIMO可见光通信系统模型，利用多个LED阵列结合MIMO技术来实现大容量、高速率的信息传输。

（2）本发明降低了用户终端接收模块的复杂度，同时降低了用户终端对数据处理能力的要求，有效减少终端的功率消耗，具有很强的实用性。

（3）本发明的室内可见光通信系统适应性强，可采用现有的各种预编码方案及可见光通信调制方法，从而可根据不同要求建立相应的室内MU-MIMO可见光通信系统。

附图说明

图1为本发明的基于白光LED的预编码MU-MIMO室内可见光通信系统框图；

图2为本发明的基于白光LED的预编码MU-MIMO室内可见光通信系统的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

本发明的基于白光LED的预编码MU-MIMO室内可见光通信系统，其结构如图1所示，包括发送端装置和多个用户终端；发送端装置包括输入信号处理单元，以及分别与输入信号处理单元连接的个白光LED光源，为大于等于2的整数；每个白光LED光源包括驱动电路、亮度控制电路、LED阵列；每个用户终端包括信号输出处理单元以及与所述信号输出处理模块连接的至少一个光接收器；所述输入信号处理单元包括调制电路和预编码模块，调制电路待发送的信号进行调制后输出至预编码模块，预编码模块根据信道状态信息求解预编码矩阵对已调制的信号进行预编码，预编码后的维信号分为个数据流分别传输至所述个白光LED光源；所述信号输出处理单元包括放大器模块、解调电路、解码模块，放大器模块将光接收器接收到的信号放大，解码模块对放大后的信号进行解码，解调电路对解码后的信号进行解调。。

本发明的多个LED阵列均设置于天花板上，相当于光学天线阵列，在提供室内照明的同时，向室内不同用户终端发送信息。光接收器对应于MIMO系统中的接收天线，分别属于不同的用户终端，每个用户终端可以采用一个或多个光接收器。

本发明的预编码模块可采用现有的各种预编码方法，下面以BD预编码方案为例来进行说明，其原理如图2所示，具体按照以下步骤进行预编码：