[发明专利]基于选择调光和预编码的多用户MIMO可见光通信方法

摘要

本发明在MU‑MIMO技术的基础上，充分挖掘LED灯光源、预编码技术、空间调光等各方面的特性，设计了一种基于LED选择调光（Selective Dimming，SD）和波形调节BD预编码（Waveform‑Adapted BD Precoding，WA‑BDP）的新型MU‑MIMO‑VLC室内通信方法。该方法能在不同的调光要求下，尽可能地充分利用LED光源的动态范围进行信息传输，从而可在室内大部分区域内大幅提升MU‑MIMO‑VLC系统的性能。

主权项

1.基于选择调光和预编码的多用户MIMO可见光通信方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.首先根据实际需求将LED灯集合划分为B1个第(1)层次宏观控制块，然后在第(2)层次中，将每个宏观控制块划分为M个单位块；S2.计算相应的W_2,L、W_2,U、W_1,L、W_1,U和W_1,R，其中为每个单位块被激活的LED灯数目下界；为每个单位块被激活的LED灯数目上界；B₂＝B₁M；N_t表示激活的LED灯数目；为每个宏观控制块中激活W_2,L个LED灯的单位块数目的下界；为每个宏观控制块中激活W_2,L个LED灯的单位块数目的上界；W_1,R＝mod(B₂‑W_2,R,B₁)，其含义为假设B₁个宏观控制块均包含W_1,L个激活了W_2,L盏LED灯的单位块后，还剩余W_1,R个激活了W_2,L盏LED灯的单位块待分配；S3.初始化b₁＝1,...,B₁；b₂＝1,...,M，，T_R＝0，b₁＝1,...,B₁，和W_Th＝W_1,U，其中为第b₁个宏观控制块中的第b₂个单位块所激活LED灯数目的判断阈值，表示第b₁个宏观控制块中激活了W_2,L个LED灯的单位块数目，T_R表示包含W_1,U个激活了W_2,L个LED灯的单位块的宏观控制块数目；S4.若目前LED灯激活集合中的LED灯数目不满足|Ω|＞Nt，则进入最后的步骤S14，否则继续进入步骤S5；S5.若目前LED灯激活集合中的LED灯数目满足|Ω|＞N_t，对于集合中所有LED灯i∈Ω，确定该LED发射天线所属的单位块也即定义|A|为求集合A中元素个数的操作，若该LED发射天线i满足条件则执行：a)定义删去该天线后的LED灯激活集合定义Γ＝Γ+{i}用于存储可备选被删除的LED灯集合；b)对于所有j＝1,2,...,J，计算得到与相对应的奇异值矩阵计算与相对应的其中diag(·)表示取矩阵所有对角线上元素的操作；c)方式一：计算与相对应的MSV：方式二：求解WA‑BDP，得到与相对应的最大调节因子再计算AMSV：S6.在计算完步骤S5中所有可删去LED灯的对应后，求解得到最优的删除LED灯i_opt；确定该LED灯所属单位块执行然后进入均匀调光控制；S7.若此时不满足则执行Ω＝Ω‑{i_opt}，返回步骤S4；S8.若满足步骤S7中的条件则执行S9.若此时不满足则执行Ω＝Ω‑{i_opt}，返回步骤S4；S10.若满足步骤S9中的条件则执行更新第个宏观控制中每个单位块的激活LED灯数目阈值，同时执行累加T_R＝T_R+1；S11.若此时不满足TR＝W1,R，则执行Ω＝Ω‑{iopt}，返回步骤S4；S12.若满足步骤S11中的条件T_R＝W_1,R，则执行W_Th＝W_1,L，同时检索出所有B₁个宏观控制块中此时满足的宏观控制块：更新这些宏观控制块中每个单位块的激活LED灯数目阈值S13.执行Ω＝Ω‑{iopt}，返回步骤S4；S14.得到最终的LED灯激活集合Ω后，也即得到对应的多用户信道矩阵，计算最后WA‑BDP的预编码矩阵和对应的最大调节因子。