[发明专利]一种可见光I-MIMO系统信号识别与合并方法

说明书

本发明公开了一种可见光I‑MIMO系统信号识别与合并方法，属于可见光通信领域。首先，对于不同PD上成像进行识别，以确定其是否来自同一个LED发射源，然后对于来自同一LED的成像进行基于阈值的合并。与现有技术相比，本发明提出了PD阵列上的成像识别，及基于阈值的合并方案。本发明有效降低系统的误码率。

技术领域

本发明涉及可见光通信技术领域，尤其涉及一种可见光I-MIMO系统信号识别与合并方法。

背景技术

可见光相关性较大，如何降低信道相关性成为可见光MIMO系统的关键性问题之一。I-MIMO(Imaging-MIMO，成像MIMO)在改善信道相关性方面优势明显，且PD(光电二极管)阵列尺寸较小。在I-MIMO系统中，不同LED发射源在PD阵列上的成像往往是彼此分离的，而且由于PD阵列的水平旋转，相同LED发射源的成像往往分布在不同的PD检测器上。因此，需要考虑如何将这些分布于不同PD上的成像进行合并处理，以进行后续的数据恢复，提高系统误码率性能。

为了改善可见光系统信道状态，Zeng.L等在2009年发表于《IEEE Journal onSelected Areas in Communications》期刊上的，题为《High data rate multiple inputmultiple output(MIMO)optical wireless communications using white LEDlighting》的论文中提出了I-MIMO系统方案，给出了直射信道下I-MIMO信道的数学模型。初始电信号通过对LED进行强度调制发射出去，然后成像透镜将LED发射源投影到PD检测阵列上，每一个PD或像素点成为一个接收单元，以实现不同信道间的分离。接收端可以对这些接收单元进行合并，以进行后续的数据恢复。

但上述方案只给出了I-MIMO的系统模型，对于信号处理的详细方案未做进一步的研究。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种可见光I-MIMO系统信号识别与合并方法，复杂度较低，且易于实现。

技术方案：本发明所述的可见光I-MIMO系统信号识别与合并方法，包括以下步骤：

(1)获取能够接收到相同LED成像的PD的最大数目N_max和最小数目N_min，以及能够检测到成像的相邻PD的数目N；

(2)判断N_max、N_min和N的大小：若N_max＜2N_min且N＜N_max，则判定为相邻PD上的成像来自同一个LED灯，并执行(4)，否则判定为相邻PD上的成像的来源不确定，并执行(3)；

(3)计算任意两两相邻PD接收数据的相关系数ρ，当相关系数ρ大于预设阈值是，判定该两个相邻PD的成像来自于同一LED灯，反之判定为来自不同的LED灯；其中，相关系数ρ的计算公式为：

式中，r₁、r₂表示相邻两个PD的接收数据，D(r₁)、D(r₂)为对应方差，E()表示求期望值；

(4)删除功率占信道总功率比重小于预设选择阈值的支路信道，并将删除后剩余的成像来自相同LED灯的PD所在支路信道进行等增益合并；其中，删除的支路信道满足公式：

式中，h_del为删除的支路信道，val_thr为预设选择阈值，h为总信道。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：本发明可有效降低可见光信道的相关性，且复杂度较低，易于实现，可以有效降低高速率通信下，可见光MIMO系统的去码率。