[发明专利]一种基于LSTM的可见光通信系统非线性抑制方法

权利要求书

1.一种基于LSTM的可见光通信系统非线性抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、针对可见光通信系统，测量可见光发射系统，获得信号发射机的输入-输出响应曲线；

所述可见光通信系统包括：可见光发射系统和接收器；

所述可见光发射系统包括：信号发射机；

所述信号发射机包括：发光二极管；

所述发光二极管通过闪烁的光信号发送信息；

所述接收器包括：光电二极管；

发送的光信号在接收终端通过光电二极管转化为电信号；

在上述输入-输出响应曲线中，将发光二极管开启电压处的点与最大输出电压处的点之间的连线作为理想的线性放大响应特性曲线；

利用上述理想的线性放大响应曲线，由输入信号x得到理想的输出信号y，如式(4)所示，

y＝α·(x-V_on) (4)

其中，V_on是发光二极管的开启电压，输入信号x是经过调制的基带信号；α为理想的线性放大响应曲线的斜率，如式(3)所示，

其中，为输入信号范围的最大电压值，为输入信号范围的最小电压值，为输出信号范围的最大电压值，为输出信号范围的最小电压值；

S2、当可见光通信系统中的记忆效应为L个符号持续期时，选择L个LSTM网络单元构成LSTM预失真网络；

S3、通过计算机仿真的方式生成随机的输入信号{x₁,x₂,...,x_N}，利用式(4)得到输入信号所对应的理想线性输出信号{y₁,y₂,...,y_N}；

从输入信号{x₁,x₂,...,x_N}中截取连续的L长的输入信号x_i＝{x_i-L+1,...,x_i-1,x_i}构成输入信号样本，将相对应的输入信号和理想线性输出信号构成一对训练样本(x_i,y_i)；共生成M对训练样本，i＝1,2,...,M；

将输入信号样本x_i依次送入LSTM预失真网络，依次得到网络的输出

将网络输出与理想线性输出信号y_i之间的均方误差作为损失函数，对LSTM预失真网络的参数进行训练；

所述LSTM预失真网络的参数为：LSTM网络单元个数、激活函数、输入输出信号和隐藏层；

不断更新LSTM预失真网络的参数，使LSTM预失真网络的输出更加趋近于理想输出；

经过多次的迭代，当损失函数值小于一个预设值时，则完成对LSTM预失真网络的参数的训练，获得训练好的LSTM预失真网络；

S4、通过将训练好的LSTM预失真网络与可见光通信系统中带记忆效应和非线性效应的模块进行级联，组成线性增益系统，实现对可见光通信系统中非线性的抑制；

所述LSTM预失真网络位于可见光通信系统中带记忆效应和非线性效应的模块之前。

2.如权利要求1所述的基于LSTM的可见光通信系统非线性抑制方法，其特征在于：可见光通信系统中带记忆效应和非线性效应的模块包括：发光二极管和功率放大器。

3.如权利要求1所述的基于LSTM的可见光通信系统非线性抑制方法，其特征在于：所述光信号包括：直流成分和交流成分；

所述直流成分决定发光二极管的光照范围；

所述交流成分决定发光二极管的通信范围。