[发明专利]结合索引调制的多用户MIMO-OOFDM可见光通信方法

说明书

本发明考虑室内反射较强的高速传输VLC场景，挖掘潜在的技术结合点和创新点，通过引入IM概念，与OOFDM技术和室内多用户场景相结合，设计了基于IM的多用户MIMO‑OOFDM可见光通信系统。借助IM技术，每个用户可以同时使用载波上符号信息和载波索引信息进行数据传输，使多用户系统在典型室内环境中获得更为稳健的传输链路，有效提高系统的整体误比特率（Bit Error Ratio，BER）性能。

技术领域

本发明面向可见光通信(Visible Light Communication，VLC)领域，提出了一种基于索引调制(Index Modulation，IM)的新型室内多用户预编码(Multi-User Precoding，MUP)多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)光正交频分复用(OpticalOrthogonal Frequency Division Multiplexing，OOFDM)VLC通信方法。

背景技术

随着时代发展和日常生活中发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)的广泛应用，基于LED灯的VLC技术逐渐受到各国研究者的青睐，并对其展开了大量研究。VLC技术主要基于强度调制和直接检测，它利用人眼可忽略的强弱快速变化的光强进行信息传输。在传统无线通信中被广泛应用的MIMO技术也凭借其在系统扩容等方面的优势在VLC技术中获得广泛应用，它能有效同时利用多个LED灯实现室内数据传输，提高VLC系统的传输速率。因此，MIMO技术与VLC技术相结合也逐渐成为当前VLC通信系统的研究热点。

多用户(Multi-User，MU)MIMO技术作为MIMO技术的扩展和应用，近来也受到研究者的广泛关注。与普通MIMO-VLC系统中所有光检测器(Photodetector，PD)均属于同个用户终端的情况有所不同，多用户MIMO-VLC系统支持多个用户终端，每个终端包含一个或多个PD。多用户MIMO系统通过一定的干扰消除算法消除用户间干扰(Multi-UserInterference，MUI)，使多个用户终端可以同时利用相同的LED灯阵列互不干扰地进行通信。

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术是多载波调制(Multi-Carrier Modulation，MCM)发展而来的一种多子载波复用技术，可以有效抑制衰落信道引起的符号间干扰(Intersymbol Interference，ISI)，因此由OFDM技术发展而来的OOFDM技术也越来越多地被用于高速VLC系统，用以信号在高速传输时克服室内光线散射所带来的负面效应，从而支持更高速率的室内VLC信号传输。目前，结合OOFDM对室内反射较强环境下的高速多用户MIMO可见光通信系统的研究还比较少。引入无线新技术并挖掘潜在的应用结合点，是设计新型的室内高速多用户VLC系统的一种常见思路。正交频分复用索引调制(Orthogonal Frequency Division Multiplexing with Index Modulation，OFDM-IM)技术是近年来兴起的一种新型OFDM概念，它利用索引信息这一新的维度进行信息传送，以此提高系统的传输性能。具体来说，IM概念在利用子载波调制符号传送信息的基础上，还进一步同时利用子载波激活组合的索引信息维度实现信息传输。与传统OFDM技术相比，OFDM-IM在诸如二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying，BPSK)和正交幅度键控(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)等低阶调制中能利用IM概念中索引信息的潜在传输可靠性获得一定的性能增益，与各种技术有着潜在的结合点与创新空间。

发明内容