[发明专利]可见光点对点及广播通信系统信号产生与容量计算方法

摘要

本发明公开了可见光点对点及广播通信系统信号产生与容量计算方法，涉及可见光通信技术，用于解决目前许多研究者将约束松弛为峰值功率约束和平均光功率约束来寻找最优发射信号的近似，但是这种方法并不能实用。对于可见光通信，点对点信道的容量以及多用户信道的可达速率域依然是一个开放问题，研究者目前致力于寻找足够优良的估计方法和上界与下界。它提供一种针对SISO点对点以及SISO多用户的可见光点对点及广播通信系统信号产生与容量计算方法。这种发射信号产生方法具有闭式表达式，并且满足可见光通信对于有限峰值功率、有限平均光功率和有限平均电功率的约束，能够在理论上证明这种方法优于其他方法，形式简单易于应用。

主权项

1.可见光点对点及广播通信系统信号产生与容量计算方法，其特征在于：其中，可见光SISO点对点通信系统发射信号产生方法及其信道容量估计方法，包括如下步骤，步骤1：设置未加入直流偏置的发射信号为X，信源电信号幅度范围、均值和平均电功率为：‑A≤X≤A 设置加入直流偏置的发射信号为XLED，其平均光功率为Po，平均电功率为Pe，直流偏置为A，则XLED＝X+A步骤2：设置未加入直流偏置的发射信号服从连续概率分布pX，其概率密度函数fX(x)为如下凸优化问题的最优解：步骤3：上述凸优化问题经过求解，可以得到如下结果：解得最优解为其中参数α，β和γ为如下方程组的解：该方程组可以根据步骤1给定的参数值，通过数值计算的方法得到满足条件的解，得出未加入直流偏置的发射信号概率密度函数的闭式表达式，并将该分布命名为ABG分布；步骤4：根据步骤3计算得到ABG分布，产生未加直流偏置的X；步骤5：加入直流偏置，得到发射信号XLED＝X+A；步骤6：根据信息论相关理论，可以得到可见光SISO点对点通信系统信道容量CSISO的上界与下界；信道容量上界为其中σ²为服从零均值高斯分布的信道噪声功率；信道容量下界为其中h(X)为未加入直流偏置的发射信号的所采用的概率分布对应信源熵，此处发射信号必须为连续函数；易证为h(X)的增函数，因此根据步骤2所建立凸优化模型，在步骤3所求出的未加入直流偏置的发射信号模型，即ABG分布，可以得到最紧的下界；可求得ABG分布的信源熵为将根据ABG分布得出的可见光SISO点对点通信系统信道容量的下界命名为ABG下界，即