[发明专利]多色可见光通信中滤光片参数的鲁棒性联合优化方法

说明书

本发明公开了一种多色可见光通信中滤光片参数的鲁棒性联合优化方法，包括以下步骤：S1：利用光谱仪测量各单色光的光谱曲线，用He模型对光谱曲线进行拟合，得到光谱的拟合函数；S2：确定待优化的滤光片参数；S3：接收机采用LMMSE检测方法，推导出检测的均方误差；S4：统计出用户在房间分布位置的概率信息，得到接收端光线入射角度的概率密度函数；S5：用入射角度的概率密度函数对检测的均方误差进行加权，得到角度平均下的平均均方误差；S6：用两层迭代算法联合求解各色滤光片参数的最优值。本发明能够得到各色滤光片联合优化的最优解，降低了各色光之间的交叉干扰，而且在光线偏转一定角度后，接收机仍然能够正常工作。

技术领域

本发明涉及多色可见光通信领域，特别是涉及多色可见光通信中滤光片参数的鲁棒性联合优化方法。

背景技术

随着科技的发展，无线频谱资源越来越紧缺。近年来，可见光通信作为射频无线通信的一个补充，成为通信领域研究的热点。但是可见光无线通信与射频无线通信相比，穿透性较差，容易受到物体的阻挡，所以可见光无线通信系统可以作为射频无线通信的最后20米接入，适用于室内通信，以及其他一些近距离通信。

可见光通信中的多色光系统采用了多色光混合成白光的方法，相对于单色光系统而言，能够大幅度提升通信容量和通信速率，受到了越来越多的研究。测试研究表明，发送端的LED光谱形状类似于高斯函数，由于各色光谱展开的较宽，各色光之间存在着交叠的现象，从而引起了子信道的交叉干扰。在接收端，为了使各色光之间的交叉干扰尽可能小，对滤光片参数的优化是避免交叉干扰的一种途径。

在优化滤光片参数时，可以分别对每一路子信道进行单独优化，也可以各路在一起进行联合优化。单独优化是以每一路子信道的性能为目标分别进行优化，得到的滤光片参数仅仅使每一路达到最优，但这种做法对于整体而言，可能仅仅是个次优解；而联合优化是以整体的性能为目标，和单独优化相比，可以获得整体最优的滤光片。

另外，实际采用的滤光片一般是干涉滤光片，这种干涉滤光片的通带范围会随着光线入射角度而改变。设垂直入射时滤光片通带中心波长为λ₀，入射角度为θ时通带的中心波长为λ(θ)，它们之间的数学关系为：

其中，n₀是空气的折射系数，n_eff是滤光片的等效折射系数。

在可见光通信的场景中，接收机有可能处于偏转角度的工作状态，当偏转的角度较大时，滤光片的通带可能已经偏离了正常的工作范围，此时接收机的性能会大大降低，甚至无法正常工作。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够解决现有技术中存在的缺陷的多色可见光通信中滤光片参数的鲁棒性联合优化方法。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的多色可见光通信中滤光片参数的鲁棒性联合优化方法，包括以下步骤：

S1：利用光谱仪测量各单色光的光谱曲线，用He模型对光谱曲线进行拟合，得到光谱的拟合函数；

S2：确定待优化的滤光片参数；

S3：接收机采用LMMSE检测方法，推导出检测的均方误差；

S4：统计出用户在房间分布位置的概率信息，得到接收端光线入射角度的概率密度函数；

S5：用入射角度的概率密度函数对检测的均方误差进行加权，得到角度平均下的平均均方误差；

S6：用两层迭代算法联合求解各色滤光片参数的最优值。

进一步，所述步骤S1中的He模型如式(1)所示：