[发明专利]一种基于系数分离的多输入多输出可见光通信系统

摘要

本发明公开一种基于系数分离的多输入多输出可见光通信系统，在发射端，LED被分为两组，第一组发射双极性脉冲幅度调制信号的正数部分，第二组发射双极性脉冲幅度调制信号的负数部分的绝对值；在接收端，采用计算复杂度低的新颖的接收机，接收机利用发射信号的特性，先估计发射的双极性脉冲幅度调制信号的绝对值，然后估计发射的双极性脉冲幅度调制信号的极性，最终得到双极性脉冲幅度调制信号的估计。本发明中提出的正负系数分离的多输入多输出可见光通信系统具有计算复杂度低、性能优等特点。

主权项

1.一种基于系数分离的多输入多输出可见光通信系统，其特征在于：包括发射机和接收机，所述发射机配置有n_t个LED且分为两组，第一组具有n₁个LED发射双极性脉冲幅度调制PAM信号正数部分，第二组具有n₂个LED发射双极性PAM信号负数部分的绝对值；所述接收机配置有n_r个PD；其中，从第j组的第l个LED到第k个PD的信道的冲激响应表示为：其中，对于第一组LED，则1≤l≤n₁，对于第二组LED，则1≤l≤n₂；j等于1或2,k∈[1,n_r],A_r,k表示第k个PD的接收面积，D_k,(j,l)表示从第j组的第l个LED到第k个PD的距离，m_(j,l)是辐射阶数，与发射LED半角有关，m_(j,l)＝‑ln2/ln(cosΦ_1/2,(j,l))，Φ_1/2,(j,l)为第j组的第l个LED的半功率角，φ_k,(j,l)和为从第j组的第l个LED到第k个PD的出射角和入射角，T_k(·)和G_k(·)分别为第k个PD的光滤波器增益和聚焦器增益，Ψ_k是第k个PD的可视角；在离散时间域，输入至第一组LED的信号表示为：s₁(n)＝(x(n))⁺＝(x(n)+|x(n)|)/2    (2)其中x(n)为双极性PAM信号，(a)⁺＝max{0,a}，a为实数；输入至第二组LED的信号表示为：s₂(n)＝(‑x(n))⁺＝(‑x(t)+|x(t)|)/2    (3)因此，输入至第j组的第l个LED的信号表示为：s_(j,l)(n)＝β_(j,l)s_j(n)      (4)其中，β_(j,l)为第j组的第l个LED的光域功率分配系数；通过公式(2)和(3)的操作，双极性PAM信号的极性就被映射到LED组的索引上；在离散时间域，接收端的接收信号表示为：其中，w_k(n)是第k个PD上的均值为0且方差为的噪声分量；那么，接收向量表示为：其中[·]^T表示转置，定义信道矩阵H＝[h₁,h₂]     (7)；上述双极性PAM信号的正数部分和负数部分分别被第一组和第二组LED发送，传统的双极性PAM的星座点α_traditional表示为：其中M为PAM的调制阶数，正数信号和负数信号之间的最小欧氏距离是2d；基于系数分离系统，调制星座点被重新设计为：α_proposed＝α_traditional+B·sign{α_traditional}·d     (9)其中，参数B是用于控制正数信号和负数信号之间的最小欧氏距离，重新设计的双极性PAM星座点则为：此处，正数信号和负数信号之间的最小欧氏距离为2(B+1)d，相邻点间的最小欧式距离仍为2d。