[发明专利]一种基于广义空间调制的自适应符号集设计方法

说明书

本发明公开了一种基于广义空间调制的自适应符号集设计方法，首先获取初始的总符号集合，然后建立符号间最小距离最大化的优化模型，优化变量为符号集。然后通过自适应迭代广义空间符号集设计方法AICGSM来求解优化模型，该方法首先初始化最优符号集和剩余符号集，然后通过迭代将剩余符号集合中的符号一次加入最优符号集，直到最优符号集的最小距离为最大时，或者迭代次数符合预设时，停止迭代。本发明可降低一般多输入多输出可见光通信MIMO‑VLC系统中的信道间干扰，相比于固定阶数的广义空间调制符号集设计方法，本发明提供了更好的误码率性能。

技术领域

本发明涉及一种基于广义空间调制的自适应符号集设计方法,属于可见光通信领域。

背景技术

可见光通信VLC是一种通过调制可见光来传输数据的通信技术。一般采用发光二极管LED发送数据，光电二极管PD接收数据。但是LED的带宽很窄，这限制了数据传输速率，所以在VLC中引进了MIMO技术。MIMO技术的引入提高了系统的频谱效率，但是也带来了信道间干扰。当LED间隔或者PD间隔足够近，信道相关性会增大，信道间干扰也会增大，会严重降低系统的性能。为了消除MIMO-VLC系统中的信道间干扰，一般采用广义空间调制的方案，即仅激活一部分的LED用来传输信息。但是该方案中激活的LED的PAM调制阶数均相同，这在适用于LED的信道条件类似的情况，但是，如果LED的信道条件相差比较明显，该方案会带来明显的系统性能下降。所以提出了基于广义空间调制的自适应符号集设计方案，该方案根据LED的具体信道状况，自适应的分配调制阶数，从而得到最佳的符号集合。即信道条件好的分配较高的PAM阶数，信道条件差的分配较低的PAM阶数。所以，为了解决传统广义空间调制在不同场景才带来的性能差异模型，需要对传统的基于广义空间调制的固定阶数的符号集设计方法进行改进。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术存在调制阶数固定导致系统性能不佳的模型，提供一种基于广义空间调制的自适应符号集设计方法，首先获取初始符号集，之后建立最小符号距离最大化的优化方法，然后通过AICGSM方法对优化模型进行求解，得到最优的符号集。本方法适用于多输入多输出系统模型。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于广义空间调制的自适应符号集设计方法，包括如下步骤:

步骤1：建立自适应符号集设计的初始总符号集合S，S中有M₁M₂…M_N个元素，其中，N表示发射器个数，M_n表示第n个发射器的脉冲幅度调制PAM 阶数，其中，1≤n≤N，第n个发射器的调制集记为k₀表示两个调制符号的间隔。

步骤2：求解总的元素个数M_a，首先激活N个发射器中的N_a个发射器，记这激活的N_a个发射器的调制阶数分别为其中对应激活的N_a个发射器，剩余N-N_a个发射器的未被激活。激活N_a个发射器所能表示的符号集记为且的表达式如下：

其中，表示全部可能的符号组成的符号集合，×表示笛卡尔积。其中函数表示将N_a维的向量映射为N维的符号向量u，并看作一个补零运算。补零运算将向量中的任意元素映射到向量u中的i_n位置处，其余位置补充为零，其中1≤i_n≤N， 1≤n≤N_a。中元素的个数记为M_a，且M_a表达式如下

步骤3：从中选择M′个符号组成符号集Γ，其中M′＝2^b，M′≤M_a，b 是一个正整数。从中找出一个Γ^*，作为调制集，使得传输的误码率最小，其具体步骤如下：