[发明专利]一种提高可见光通信中广义空间调制频谱效率的映射方法

说明书

本发明涉及一种提高可见光通信中广义空间调制频谱效率的映射方法，包括：(1)建立信道矩阵H；(2)得到不同的LED亮度水平；(3)建立改进型广义空间调制映射表；(4)激活不同LED灯组，所激活的LED灯组以特定亮度发送信息，即形成发送信号向量；(5)激活的LED灯组发送的信息经过信道矩阵H后被接收端感知；(6)接收端感知发送信息的LED灯组及其LED亮度水平，还原原始信息比特。本发明通过使用不同的LED亮度水平，两次激活发射端N_t颗LED，实现了LED灯组的全部利用，相比与传统广义空间调制，本发明提出的映射方法拥有种LED灯组可供选择，有效提高了通信系统的频谱效率。

技术领域

本发明涉及一种提高可见光通信中广义空间调制频谱效率的映射方法，属于可见光通信技术领域。

背景技术

近几年，可见光通信(VLC)受到社会广泛关注。相比于传统射频通信，可见光通信拥有更大的频谱资源，能够有效缓解通信中频谱紧张难题；同时可见光通信能够很好的实现保密通信，且能够同时实现照明与通信传输功能；更重要的，可见光通信对人体无辐射，绿色健康。

传统的可见光通信系统中使用多输入多输出(MIMO)技术以提高系统通信速率，但是所有的LED同时激活并传输信息会导致信道间干扰(ICI)和天线间同步(IAS)问题，进而影响系统的误码率性能。为有效解决此问题，以下调制技术得以提出：

第一、空间调制(Spatial Modulation，SM)

空间调制技术由Raed Y.Mesleh提出，此技术将空间域引入调制范围，以提高系统频谱效率。在可见光通信领域，空间调制技术将LED作为空间域对象，在随机信息比特序列a中，前n_SM-s_SM位映射为不同的LED，即其中表示向下取整函数。由于可见光通信中LED发射端的数量不一定为2的指数幂，因此为确保发射端能够映射成整数位比特信息，必须将发射端的对数进行向下取整操作。之后将其接下来s_SM位映射为不同的符号，其中s_SM＝log₂S_SM，其中S_SM为空间调制中符号域星座图的尺寸。综合考虑空间域和符号域，空间调制的频谱效率为bpcu，其中bpcu为频谱效率的单位，表示单位符号内能够传输的比特数量。空间调制技术消除了天线间的干扰问题，但是由于其每个时隙仅激活单颗LED作为发射端，因此其频谱效率较低，为改进此缺陷，曾提出过几种空间调制的变形，包括广义空间调制(Generalized Spatial Modulation，GeSM)、增强型空间调制(Enhanced Spatial Modulation，ESM)和正交空间调制(Quadrature SpatialModulation，QSM)。

第二，广义空间调制(Generalized Spatial Modulation，GeSM)

广义空间调制由Abdelhamid Younis提出，其主要为解决空间调制中天线利用率低的问题。在可见光通信领域，该技术假定发射端LED数量为N_t，且每个时隙固定激活N_a颗LED，此时称这N_a颗LED为一个LED灯组，因此共有种LED灯组分组，但是由于其必须满足为2的指数幂，因此其映射的空间域比特数为而且其符号域所映射的比特数与其星座图尺寸S_GeSM有关，为log₂S_GeSM，因此广义空间调制的频谱效率为

第三，增强型空间调制(Enhanced Spatial Modulation，ESM)