[发明专利]一种可见光通信系统的迫整预编码方法

权利要求书

1.一种可见光通信系统的迫整预编码方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：建立均方误差最小化模型：

约束条件：

det(A)≠0

其中，W是发射端的预编码矩阵；A是迫整整数矩阵；是K个接收机的均衡系数，η_k是第k个接收机的均衡系数；K是系统的用户数；L是发射端LED灯的数量；MSE_k是第k个用户信号的均方误差，表达式为是第k个用户的信道增益向量，a_k是矩阵A的第k列，上角标T表示对矩阵或向量进行转置，是第k个接收机端的均值为0的加性高斯白噪声的方差；w_l,k是矩阵W第l行第k列的元素；b_l表示第l个LED灯的直流偏置信号，b_max表示LED的峰值光功率；M是符号映射星座图的调制阶数且是一个素数，Δ表示星座图中相邻两个符号之间的距离；表示A是一个K行K列的整数方阵，det(A)表示求矩阵A的行列式；

步骤B：将步骤A中得到的均方误差最小化模型转化为对非凸问题的迭代求解，在第i+1次迭代中，求解过程如下：

步骤B-1：将均方误差最小化模型拆分，分别得到优化发射预编码矩阵W的模型和优化迫整整数矩阵A的模型，其中，关于优化发射预编码矩阵W的模型被表述为：

约束条件：

其中，操作符vec(·)表示将一个矩阵转换为列向量，表示克罗内科积；

关于优化迫整整数矩阵A的模型被表述为：

约束条件：

det(A)≠0

其中，

步骤B-2：将优化迫整整数矩阵A的模型的第i次迭代获得的解带入优化发射预编码矩阵W的模型，转化为关于的最大化问题，采用凸近似迭代方法进行求解，得到发射预编码矩阵W；

步骤B-3：将步骤B-2获得的发射预编码矩阵W代入优化迫整整数矩阵A的模型，转化为关于的最小化问题，采用贪婪方法进行求解，得到迫整整数矩阵A；

步骤B-4：将步骤B-2得到发射预编码矩阵W和步骤B-3获得的迫整整数矩阵A带入均方误差最小化模型并计算均方误差的值，当均方误差的值不再变化或者变化量的绝对值小于给定门限值二时，迭代方法终止，输出此时的发射预编码矩阵W和迫整整数矩阵A；否则进行下一轮迭代。

2.根据权利要求1所述可见光通信系统的迫整预编码方法，其特征在于：步骤B-2中采用凸近似迭代方法求解发射预编码矩阵W的过程如下：

步骤B-2-1：引入2K个辅助变量将的最大化问题等价地转化为下面的最大化问题：

约束条件:

步骤B-2-2：将步骤B-2-1中给出的最大化问题转化为对非凸问题的迭代求解，在第i+1次迭代中，求解过程如下：

步骤B-2-2-1：将不等式两边开平方，得到||B_kw+σ_k||₂≤v_k；

步骤B-2-2-2：将不等式两边开平方，得到

步骤B-2-2-3：给定参数其中和是第i次迭代后输出的解，对利用基本不等式得到

步骤B-2-2-4：用凸约束代替非凸约束

步骤B-2-2-5：求解如下的凸问题分别得到W、u_k、v_k

约束条件:

步骤B-2-2-6：利用步骤B-2-2-5中获得的代入并计算目标函数的值，当目标函数的值不再变化或者变化量的绝对值小于给定门限值一时，迭代终止，输出步骤B-2-2-5中的W作为最终结果，否则继续下一次迭代。

3.根据权利要求2所述可见光通信系统的迫整预编码方法，其特征在于：所述步骤B-2-2-6中的给定门限值一为10^-4或10^-6。

4.根据权利要求3所述可见光通信系统的迫整预编码方法，其特征在于：所述步骤B-4中的给定门限值二为10^-4或10^-6。