[发明专利]一种基于GMD-BD预编码的可见光通信系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于GMD‑BD预编码的可见光通信系统及方法，属于无线光通信领域。所述系统的发射端对待已调制的发送信息进行GMD‑BD预编码处理；所述接收端采用GMD‑BD解码矩阵和决策反馈均衡DFE非线性接收机联合解码，用于消除码间干扰。本发明通过GMD‑BD预编码和DFE非线性接收机，使同一用户终端不同接收机获得相近的误码率性能，提高了最差接收机的性能，降低了用户终端误码率。相比于现有的可见光通信系统，本发明的系统更适用于同一用户终端配备有多个光接收机的情况。

技术领域

本发明涉及一种基于GMD-BD预编码的可见光通信系统及方法，属于无线光通信领域。

背景技术

可见光通信系统(Visible Light Communication，VLC)一般包括可见光发射端、可见光信道和可见光接收端三部分。可见光发射端主要进行信号的调制和预编码处理，经过预编码处理的电信号加入直流信号进行耦合，从而驱动LED发射可见光信号。可见光信号经信道传输后，到达可见光接收端。在接收端，光接收机将光信号转化为电信号，进行解码和解调恢复出用户需要的信息。可见光通信系统广泛地应用于医学、航空等对电磁敏感的环境中。

LED具有寿命长、功耗低、光电转换效率高等优点，其有望取代传统的光源成为主要的照明设备，被广泛地认为是下一代绿色照明产品。VLC利用白光LED作为光源，随着LED的迅速发展而高速发展，已被IEEE 802.15.7协议标准化，并被认为是对室内传统射频通信的有力补充。VLC在不影响LED照明功能的前提下，通过高频率地调制LED光强来传输数据，将照明与信息传输技术相结合，具有成本低、保密性好、无需频谱许可、无电磁干扰等优点。然而，LED的有限带宽限制了VLC的高速传输，但对于典型室内环境而言，通常安装多个LED来保证充足的照明，因此MIMO技术自然成为了提高数据传输速率的有效方案。

事实上，由于光信号的广播特性，VLC系统可以同时支持多个用户，但是多用户会导致用户间干扰的产生，从而降低用户误码率性能。因此，需要利用预编码算法来消除多用户间干扰，此方法可以有效降低用户终端的复杂度。在VLC系统中，常用于多用户MISO系统的预编码算法有ZF预编码、ZF-DPC预编码、SVD预编码、GMD预编码等，常用于多用户MIMO系统的预编码算法有SVD-BD预编码，并且在接收端，以上所提及的预编码VLC系统的接收端均采用线性接收机，无法有效地消除不同LED光发射机间产生的信号干扰。

在基于SVD-BD预编码的多用户VLC系统中，由于用户终端的微型化，同一用户终端的光接收机相距较近，其接收到的可见光信号几乎完全相同，导致了用户信道矩阵的高度相关性。当信道矩阵相关性较大时，经SVD-BD预编码算法处理后求得奇异值相差较大，即等效子流信道增益相差较大，导致不同接收机误码率性能有较大差别，而用户终端误码率性能受限于最差性能的接收机，从而导致用户终端误码率性能较差。

发明内容

为了当前的可见光通信系统中，用户终端误码率性能较差的问题，本发明提供了一种多用户MIMO室内可见光通信系统及方法。

本发明的第一个目的在于提供一种多用户MIMO室内可见光通信系统，包括发射端、信道和接收端，发射端发出的信号经过信道传输，由接收端接收，其特征在于，所述可见光通信系统的发射端对待发送信息进行GMD-BD预编码处理；

所述接收端采用GMD-BD解码矩阵和决策反馈均衡DFE非线性接收机联合解码，用于消除码间干扰。

可选的，所述发射端传输信息的过程包括：

首先通过串并转换将信息由串流信号转化成并流信号，然后对并流信号进行双极性开关键控OOK调制，为用户信息经过OOK调制后的信号，K为接收端用户终端的个数；表示第k个用户终端的信息经过调制后的信号，第k个用户终端有N_Rk个光接收机，1≤k≤K；

对调制后的信号进行GMD-BD预编码处理，GMD-BD预编码矩阵为：