[发明专利]一种基于室内可见光通信的新颖空间正交调制方法

说明书

本发明公开一种基于室内可见光通信的新颖空间正交调制方法，步骤是：基于SQM方案，依据最大似然估计准则，在不考虑所激活LED序号的条件下，给出解调器对发送信号的估计表达式；利用PEP与UB技术，给出SQM方式下的SER表达式；依据SER表达式，给出SQM方式下的BER表达式；依据BER的表达式，定义BER的上限表达式；建立基于BER上限最小化的SQM优化问题，给出优化目标函数及对应约束条件，从而得到基于发送端LED数目为4的NSQM方式；基于NSQM方式下，设计4进制映射信号集，给出8进制映射信号集的设计流程，给出16进制映射信号集的设计思路，最后，64进制映射信号集为4‑NSQM与16‑NSQM的叠加。此种方法通过优化发送光信号的映射方式，提高可见光信号的传输可靠性。

技术领域

本发明涉及一种在室内可见光通信场景中可见光信号的调制方法，特别涉及一种基于室内可见光通信的新颖空间正交调制方法。

背景技术

可见光通信(VLC)因其在能效与室内无线通信等方面的显著优势而备受关注，其基本原理：发端采用发光二极管(LED)发送信息数据，信号经光信道传输后到达接收端，收端采用光电二极管(PD)检测器对光信号进行直接检测。然而，值得注意的是：基于VLC系统中信号的单极性特点，存在信号采用强度调制/直接检测这一约束问题。因而，为了克服上述挑战，进而实现信息传输的高效与可靠，空间调制(SM)、多进制正交振幅调制(M-QAM)及空间正交调制(SQM)等技术已成为VLC调制技术中的重要研究内容。

SQM技术的基本原理是：将M-QAM信号转换为满足VLC系统对信号“实、正”特性的要求，并以发送信号来激活发送LED序号，经LED发送信息数据；接收端基于最大似然准则在对发送光信号进行估计过程中，需要考虑发端所激活LED序号的估计。因此，在室内可见光通信场景中，基于SQM基础上，如何优化发送光信号的映射方式，进而实现可见光信号传输的高效可靠一直是专家学者的研究重点。

为了得到适用于室内可见光通信中高效可靠的调制方式，本案应运而生。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种基于室内可见光通信的新颖空间正交调制方法，其通过优化发送光信号的映射方式，提高可见光信号的传输可靠性。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种基于室内可见光通信的新颖空间正交调制方法，包括以下步骤：

步骤A，基于SQM方案，依据最大似然估计准则，在不考虑所激活LED序号的条件下，给出解调器对发送信号的估计表达式；

步骤B，利用PEP与UB技术，给出SQM方式下的SER表达式；

步骤C，依据SER表达式，通过分析发送信号的特点，给出SQM方式下的BER表达式；

步骤D，依据BER的表达式，定义BER的上限表达式；

步骤E，建立基于BER上限最小化的SQM优化问题，给出优化目标函数及对应约束条件，从而得到基于发送端LED数目N_t＝4的NSQM方式；

步骤F，基于NSQM方式下，设计4进制映射信号集；

步骤G，基于NSQM方式下，给出8进制映射信号集的设计流程；

步骤H，基于NSQM方式下，给出16进制映射信号集的设计思路；

步骤I，基于NSQM方式下，64进制映射信号集为4-NSQM与16-NSQM的叠加。

上述步骤B的具体步骤是：

步骤B1，利用PEP与UB技术，给出初始SER表达式为：其中P(s_m→s_k)表示：发送符号为s_m时，而判决为符号s_k所对应的PEP；调制符号数为M；