[发明专利]一种基于压缩感知信号检测的无线光空间调制方法

说明书

一种基于压缩感知信号检测的无线光空间调制方法，属于无线光通信领域，在发射端利用OSM激光器映射向量和脉冲位置调制(L‑PPM)符号，构建了一种具有稀疏特性的发送信号矩阵；基于该稀疏特性，接收端采用基于压缩感知信号重构理论的正交匹配追踪(OMP)算法完成了OSM信号的检测。相比于传统的ML信号检测算法，以少量误码性能损失为代价极大地降低了信号检测的复杂度；同时，由于稀疏性的引入，该方法更适合于具有大规模的无线光空间调制系统。

技术领域

本发明涉及无线光通信技术领域，具体是基于压缩感知信号检测的无线光空间调制技术。

背景技术

空间调制作为一种特殊的MIMO技术，由于其每次只激活一根天线发送信息，因此避免了MIMO技术中信道间干扰强、同步要求高、接收端译码复杂、需要多条通信链路等缺点。同时，由于其天线序号也携带了部分信息比特，极大地提高了系统的频谱效率。因此，近年来在无线通信领域掀起了研究热潮。

基于SM技术的这些优势，Haas教授等人首先将SM技术引入到了室内可见光通信，并提出了光空间调制(OSM)方案，用以缓解信道相关性给系统性能带来的影响。然而在FSO系统中，目前有关OSM技术的研究主要集中在不同大气影响因素(如湍流、衰减、瞄准误差等)对OSM系统平均误比特率的影响。这些研究成果为OSM技术在实际系统中的应用提供了理论基础。由于接收端均采用了ML检测算法，该方法虽然获得了最优的误码率性能，但由于采用了穷搜索方式，因而具有较高的复杂度。在实际中难以获得广泛应用，尤其是在调制阶数较高或在大规模MIMO系统中，故只是将它作为一个性能界用于衡量其它算法性能的优劣。

另外，接收端信号检测作为通信系统重要的环节，其算法好坏直接影响着系统的性能和应用。目前，射频通信中有关SM技术中信号检测算法的研究主要有最大比合并算法、最大似然译码算法、球形译码、线性译码算法等，而关于光空间调制中的信号检测算法还鲜有研究。因此，在保证解调性能的基础上，如何有效降低接收端译码的复杂度成为了一个亟待解决的关键问题。若采用常规的线性检测算法(如迫零(Zero Forcing，ZF)和最小均方误差检测算法(Minimum Mean Square Error，MMSE))，虽然算法的复杂度较低，但其误码性能有限，而且仅适合于发送天线数小于接收天线数的场景。

由此可见，如何获得误码性能优良、译码复杂度低、实用性强的译码算法是光空间调制技术走上实用化的关键。

发明内容

本发明的目的是为了克服OSM信号检测中经典的ML算法复杂度高的缺点，将空间调制和L-PPM调制相结合而提出了一种基于压缩感知信号检测的无线光空间调制方案。

本发明是一种基于压缩感知信号检测的无线光空间调制方法，其步骤为：在发射端利用OSM激光器映射向量和脉冲位置调制-L-PPM符号，构建了一种具有稀疏特性的发送信号矩阵；基于该稀疏特性，接收端采用基于压缩感知信号重构理论的正交匹配追踪-OMP算法完成了OSM信号的检测。

本发明的有益之处在于：利用发射信号的稀疏特性，采用压缩感知信号重构理论中的OMP算法对激活激光器的索引号和脉冲位置进行联合估计，从而恢复出原始信号。相比于传统的ML信号检测算法，本发明以少量误码性能损失为代价，极大地降低了信号检测的复杂度。同时，由于稀疏性的引入，该方法更适合于具有大规模的无线光空间调制系统。

附图说明

图1为OSM系统框图，图2为OMP算法的流程图，图3为N_t＝64，采用4PPM调制时，系统在不同探测器数量下算法的误码性能，图4为N_t＝64，N_r分别取6和8时几种不同算法的误码性能比较，图5为不同算法的复杂度比较。

具体实施方式