[发明专利]用于可见光通信系统的联合颜色与强度移位键控调制方法

权利要求书

1.用于可见光通信系统的联合颜色与强度移位键控调制方法，其特征在于：结合NZL-PAM调制与CSK调制两种技术，其具体包括以下步骤：

S1.在每个符号周期内，将输入的信息比特分成两路二进制数据，一路为PAM二进制数据，包含N_PAM＝log₂M个比特；另一路为CSK二进制数据，包含N_CSK＝log₂K个比特，其中M、K分别代表使用的PAM和CSK调制阶数，且M≥2，K≥8；

S2.对N_PAM比特的PAM二进制数据进行NZL-PAM调制，使之映射为PAM幅值的级别，从而决定发射光源的瞬时光强L_m，m＝1,2,3，...，M；

S3.对N_CSK比特的CSK二进制数据进行CSK调制，CSK二进制数据经过颜色编码映射为色度坐标(x_p,y_p)，然后基于色度坐标(x_p,y_p)实现颜色到光强p＝[p_i,p_j,p_k]^T的变换；

S4.令s＝[s_i,s_j,s_k]^T＝L_mp，s为经过NZL-PAM调制与CSK调制的符号；

S5.将s＝[s_i,s_j,s_k]^T进行数模转换后形成电流信号并通过电光转换形成并控制LED对应的三个颜色的光强；然后s＝[s_i,s_j,s_k]^T通过光域信道传输至接收机；

S6.接收机接收到相应的光信号后，从光信号中分离出三色成分，并将其转变回对应的电流形式，得到输出符号，对输出符号进行模数转换后再进行信号解调，完成符号的解调与判决；

S7.对判决输出得到的符号进行逆映射，得到原始数据比特的估计值。

2.根据权利要求1所述的可见光通信系统的联合颜色与强度移位键控调制方法，其特征在于：所述步骤S6采用联合最大似然解调法对输出符号进行信号解调，具体如下：

其中，r为接收端的接收光强度，H为光域信道增益矩阵，其对角线上元素表示对应波段的信道增益，其他元素表示各波段之间的干扰系数，为输出符号的星座图全集，||·||表示向量取模运算，s^(ξ)表示接收机已知的输出符号星座图全集中的第ξ个符号。

3.根据权利要求1所述的可见光通信系统的联合颜色与强度移位键控调制方法，其特征在于：所述步骤S3实现颜色到光强的变换的具体过程如下：

其中，(x_i,y_i)，(x_j,y_j)和(x_k,y_k)表示色度域中三基色光源波长对应的色度坐标。

4.根据权利要求1所述的用于可见光通信系统的联合颜色与强度移位键控调制方法，其特征在于：所述决定发射光源的瞬时光强L_m的具体过程如下：

1)记两个相邻PAM级别差为ΔL_k＝L_k+1-L_k，k＝1,2，…，M-1；

2)计算同一个PAM级别上的CSK符号间的最小欧氏距离并记为m＝1,2，…，M；

3)计算两个相邻PAM级别上的CSK符号间的最小欧氏距离并记为

4)以符号s的符号星座图的最小欧氏距离最大为目标，对发射光源的瞬时光强L_m进行优化，该优化问题的目标函数表示为：

令ΔL_k为相同的数值ΔL，并令则式(1)可简化为以下方程：

其中，为平均发射总光功率；通过对式(2)的求解，得到最优的发射光源的瞬时光强L_m。