[发明专利]一种基于系数分离的多输入多输出可见光通信系统

说明书

本发明公开一种基于系数分离的多输入多输出可见光通信系统，在发射端，LED被分为两组，第一组发射双极性脉冲幅度调制信号的正数部分，第二组发射双极性脉冲幅度调制信号的负数部分的绝对值；在接收端，采用计算复杂度低的新颖的接收机，接收机利用发射信号的特性，先估计发射的双极性脉冲幅度调制信号的绝对值，然后估计发射的双极性脉冲幅度调制信号的极性，最终得到双极性脉冲幅度调制信号的估计。本发明中提出的正负系数分离的多输入多输出可见光通信系统具有计算复杂度低、性能优等特点。

技术领域

本发明属于无线通信技术，具体涉及一种基于系数分离的多输入多输出可见光通信系统。

背景技术

可见光通信已经受到了越来越多的关注，是传统射频无线通信的一种很好的补充。可见光通信一般采用强度调制、直接检测技术，这就意味着发射信号是非负的光功率信号。

多输入多输出可以提供空分复用增益和分集增益。多输入多输出技术已经使用到可见光通信系统中用于克服LED调制带宽受限的缺点。但是，多输入多输出可见光通信的空间子信道相关性较强。多输入多输出可见光通信中的空分复用增益已经得到了研究，用于提供系统的频谱利用率。利用Alamouti编码，多输入多输出可见光通信中的分集增益也得到了研究。

由于多输入多输出可见光通信信道的特性，在某些信道条件下，空分复用增益或者分集增益不能获得最优的性能。空间调制是另一种获得多天线增益的方式。在无线光通信中，空间调制也得到了研究。空间光调制的发射机很简单，但是最优接收机的复杂度太高。如何降低空间光调制的接收复杂度是非常关键的问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种基于系数分离的多输入多输出可见光通信系统。

技术方案：本发明所述的一种基于系数分离的多输入多输出可见光通信系统，包括发射机和接收机，所述发射机配置有n_t个LED且分为两组，第一组具有n₁个LED发射双极性脉冲幅度调制PAM信号正数部分，第二组具有n₂个LED发射双极性PAM信号负数部分的绝对值，两组LED的数量可以任意分配；所述接收机配置有n_r个PD。

进一步的，从第j组的第l个LED到第k个PD的信道的冲激响应可以表示为：

其中，对于第一组LED，则1≤l≤n₁，对于第二组LED，则1≤l≤n₂；j等于1或2,k∈[1,n_r],A_r,k表示第k个PD的接收面积，D_k,(j,l)表示从第j组的第l个LED到第k个PD的距离，m_(j,l)是辐射阶数，与发射LED半角有关，m_(j,l)＝-ln2/ln(cosΦ_1/2,(j,l))，Φ_1/2,(j,l)为第j组的第l个LED的半功率角，φ_k,(j,l)和为从第j组的第l个LED到第k个PD的出射角和入射角，T_k(·)和G_k(·)分别为第k个PD的光滤波器增益和聚焦器增益，Ψ_k是第k个PD的可视角。

进一步的，在离散时间域，输入至第一组LED的信号表示为：

s₁(n)＝(x(n))⁺＝(x(n)+|x(n)|)/2 (2)

其中x(n)为双极性PAM信号，(a)⁺＝max{0,a}，a为实数；

输入至第二组LED的信号表示为：s₂(n)＝(-x(n))⁺＝(-x(t)+|x(t)|)/2 (3)