[发明专利]一种水下可见光通信系统的盲检测方法

说明书

本发明提供一种水下可见光通信(简称UVLC)系统的盲检测方法，包括：构建用于光正交频分复用调制的UVLC系统；UVLC系统发射端进行基带信号调制与限幅，得到时域发射信号；建模UVLC系统的信道冲激响应；根据建模结果，建立频域基带信号传输模型；UVLC系统接收端基于神经网络BDNet对频域基带信号传输模型进行盲检测。本发明提出的盲检测方法，在无导频和无信道先验信息条件下实现UVLC系统的信号盲检测，进一步提高现有UVLC系统的频谱效率；同时，利用基于学习的符号判决门限来恢复发送符号，根据盲信道估计的行为自适应调整判决门限，不仅增强了神经网络的可解释性和可预测性，还提高了系统的误比特率性能。

技术领域

本发明涉及面向水下可见光通信(UVLC)领域，提出了一种用于光正交频分复用(OOFDM)调制的UVLC系统的新型盲检测方法。

背景技术

近年来，水下可见光通信(UVLC)由于具有比水声和水下射频通信更高的带宽，因此成为满足水下无线宽带通信需求的有力竞争者。在UVLC系统中，光正交频分复用(OOFDM)是常用的一种调制技术，能有效抵抗UVLC信道散射效应带来的频率选择性衰落问题，从而提供更高的传输速率，满足水下高速数据业务的需求，例如成像、实时视频传输以及水下传感网络数据交互等应用。

针对UVLC场景，文献[1]J.Chen,L.Zhao,M.Jiang and Z.Wu,“Sherman-MorrisonFormula Aided Adaptive Channel Estimation for Underwater Visible LightCommunication With Fractionally-Sampled OFDM,”in IEEE Transactions on SignalProcessing,vol.68,pp.2784-2798,Apr.2020.提出一种用于OOFDM系统的SMF-CE算法，取得高估计精度和低计算复杂度的性能。但是，SMF-CE是一种基于导频的信道估计(CE)算法，其导频开销会减少数据传输的可用带宽，从而限制UVLC系统的频谱效率。另一方面，SMF-CE的估计性能受到信道先验信息准确程度的限制。而盲检测技术不要求使用导频和信道先验信息，因此可以进一步提高UVLC系统的频谱效率。在现有的盲检测方案中，文献[2]Tao Cuiand C.Tellambura,“Joint data detection and channel estimation for OFDMsystems,”in IEEE Transactions on Communications,vol.54,no.4,pp.670-679,Apr.2006.将盲检测问题转化为复值整数二次规划形式，并分别提出基于球形译码和基于垂直分层空时码的检测算法。文献[3]A.Saci,A.Al-Dweik,A.Shami and Y.Iraqi,“One-Shot Blind Channel Estimation for OFDM Systems Over Frequency-SelectiveFading Channels,”in IEEE Transactions on Communications,vol.65,no.12,pp.5445-5458,Dec.2017.针对盲检测中涉及到的盲信道估计(BCE)问题，提出一种单样本BCE算法。该BCE算法联合利用振幅键控和相移键控来调制特定子载波对，实现在无导频和无信道先验信息条件下信道状态信息(CSI)的恢复，取得与基于导频的CE方案相当的复杂度和估计精度。然而，现有盲检测方案考虑的是瑞利或莱斯衰落信道，没有根据UVLC信道的特点进行改进，因此存在检测性能不佳的缺陷。另一方面，这些方案普遍存在收敛时间过长、子载波调制格式受限等缺点，极大限制了盲检测的应用场景。

发明内容

本发明的目的是解决现有的盲检测方案存在检测性能不佳且应用场景受限的技术缺陷，提供一种水下可见光通信系统的盲检测方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种水下可见光通信系统的盲检测方法，包括以下步骤：