[发明专利]一种室内可见光通信的通信速率优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线光通信领域，具体涉及一种室内可见光通信的通信速率优化方法。

背景技术

可见光通信是一种基于发光二极管(LED)的新型无线通信技术，利用LED灯光的亮暗变化传输信息。可见光通信具有数据传输速率高，不占用无线频谱，无电磁干扰，保密性好等特点，可以成为现有无线射频通信的有效补充。

由于室内可见光通信的照明采用LED灯源，为了满足室内照明需要，一般会布置多个LED灯源，这就使得可见光多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)成为一种可能，而目前室内可见光通信存在通信距离短，可见光通信链路易中断等缺陷，如果充分利用室内布设的多灯源，即通过可见光MIMO技术，有可能解决这些问题，从而显著提高室内可见光通信系统性能，推动室内可见光技术实用化发展。

目前，国际国内对可见光MIMO预编码技术的研究主要包括对单用户可见光MIMO场景下通信速率最大化的优化问题的研究，对多用户MIMO场景下的预编码方案的研究，对单用户MIMO场景下重复编码(Repeat Coding)，空间复用(Spatial Multiplexing)，空间调制(Spatial Modulation)的性能比较，但这些研究都只是单一的针对通信性能的研究。

由于室内可见光通信系统是随着LED灯源作为新型绿色照明灯源的兴起而受到广泛关注和研究，所以照明是LED灯源的首要功能，相比较而言，通信是次要功能。单纯的忽略可见光通信系统的照明需要，只研究系统的通信性能是不够的，但目前还缺乏有效的方案，能够将可见光通信系统照明需要和通信性能有效的结合起来。

发明内容

本发明所要解决的技术问题现有技术仅针对可见光通信系统的通信性能，没有将可见光通信系统的照明需要和系统通信性能有效的结合起来的问题，并且目前针对通信速率优化多考虑的MPAM调制，缺乏适用于各种调制信号的预编码处理方案。

为此目的，本发明提出一种室内可见光通信的通信速率优化方法，所述方法包括：

根据灯源到用户的照明信道、预设的灯源中心光强以及灯源的照明优化因子，构建用户接收光照度模型；

根据所述用户接收光照度模型以及预设的用户接收光照度，构建用户照明偏差模型；

根据所述用户接收光照度模型以及所述用户照明偏差模型，对用户照明进行优化，得到所述灯源的照明优化因子；

根据所述灯源的照明优化因子、迫零预编码矩阵、预设的调制后的信号以及预设的灯源直流偏置，构建灯源的发送信号模型；

根据所述灯源的发送信号模型，对灯源到用户的通信信道容量进行优化，得到优化的通信速率。

可选的，所述用户接收光照度模型为：

y_L＝H_LΛ_LI_L；

其中，y_L为用户接收光照度向量，H_L为灯源到用户的照明信道，Λ_L为灯源的照明优化因子对角矩阵，I_L为预设的灯源中心光强向量。

可选的，所述用户照明偏差模型为：

fj=|yL,j-yt,jyt,j|;]]>

其中，f_j为用户j的照明偏差，y_L,j为用户j接收光照度，y_t,j为预设的用户j接收光照度。

可选的，所述根据所述用户接收光照度模型以及所述用户照明偏差模型，对用户照明进行优化，得到所述灯源的照明优化因子，包括：

构建用户照明凸优化问题：