本发明专利技术公开了一种基于色移键控的多色空间调制方法及光通信方法，属于可见光通信领域。本发明专利技术方法将室内一个光源中红绿蓝三色的发光二极管(LED)灯分为2组，即A组和B组。通过选择使用A组或B组LED灯发光来传输有效信息。具体方法为将其中一组LED灯发光强度表示为负值信号，另外一组LED灯发光强度表示正值信号，这种分组信息传输方法可以使得设计可见光发送星座时不用限制信号非负性，星座设计可以与传统射频通信系统一致，星座信号值可正可负。本发明专利技术考虑多色可见光通信系统中光强必须为正的特性，利用LED灯分组调制方法使得星座图设计不受光信号非负限制，从而增加光通信星座设计维度，即增加星座点间的最小欧氏距，提高系统性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及一种室内可见光通信系统中的多色光调制方式及其通信方法，属于可 见光通信领域。
技术介绍
近年来，基于L邸灯的室内可见光通信逐渐受到关注。L邸相比于一般照明，具有 更高的电光转换效率，是能够满足绿色照明的一种光源，同时还能够提供高速无线通信服 务。目前用于提供照明的L邸主要有3种模式：蓝光L邸加上黄色巧光粉、紫外L邸加上多 色巧光粉W及红绿蓝（RGB) 3色LED。相比于另外两种模式，RGB3色LED由于不同的LED 忍片能够独立调制，因此能够提供更高的传输速率。可见光通信标准中针对不同颜色LED 灯提出了色移键控的可见光通信调制方式。不少文章已经给出了关于色移键控下星座图的 设计方法。 星座图的设计目的是使得在最小欧氏距距离相同的情况下，能量最小。反过来说 也就是能量一定的情况下，能够使得最小欧氏距离最大，即误码率或者误比特率最小。本 专利技术主要考虑的是在实际照明条件下的优化设计，采用了结合空间调制的色移键控调制方 式。室内可见光由于受到照明、通信要求W及L邸灯本身的限制，在选择星座图的时候必须 受到相关条件的限制。本专利技术所做的优化是在结合空间调制情况下，使得信号源不受非负 限制，从而提高系统性能。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种基于色移键控的多 色空间调制方法及光通信方法，利用L邸灯分组调制方法使得星座图设计不受光信号非负 限制，从而增加光通信星座设计维度，提高系统性能。 为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为： 一种基于色移键控的多色空间调制方法，包括如下步骤：1)，根据光源中的红绿蓝S色LED灯，将红绿蓝S色按同种颜色的LED灯平均分 开，在将分开后的红绿蓝=色L邸灯分别组合为一组，分别为A组和B组，其中，A组L邸灯 光强度代表正信号，B组L邸灯光强度代表负信号；2)，将步骤1中的光源的一个光源点作为一个星座点，所有星座点组合形成星座 图；根据步骤1中的L邸灯所在的组、星座点W及星座图建立星座优化模型； 3)，调制时，将待发送信息映射为一个星座点，相同的一组数据映射到同一个星座 点上，采用步骤2中的星座优化模型对该星座点进行优化求解，得到待发送信息在步骤1中 光源分组后所对应的最优星座设计。 进一步地：解调时，将接收到的光信息通过步骤2中的星座优化模型进行解调，得 到待发送信息。 所述星座优化模型包括最小欧氏距约束条件、符号功率限制条件、L邸灯功率模型 W及L邸灯功率限制条件，其中： 最小欧氏距约束条件： 其中，dmm为最小欧氏距，C为星座点集合，C=(C1，C2, . . .，cj为星座符号集， Cl,。2,...，却。为星座点，关联星座矢量砖=:时马…馬f，4°，表示一个随机初始化值或者 过去的估计值，N。为色移键控的星座点大小，Gp= !!〇. . . 1. . . 0]T;p和q是在 1 到4之间的任意两个整数且满足p<q，《化奶表示对应于具体P和q时《取的值，#表示克罗 内克积，6p是一个NtXI的矢量且该矢量除了第P个元素值为1外，其余的元素都为0,光源 内LED灯的个数为2Nt，红色LED灯，绿色LED灯和蓝色LED灯的数量分别为2N,，2Ng和2Nb， I馬是NtXN。的单位矩阵，EP是eP的转置与Iw。的克罗内克积； 符号功率限制条件：[001 引J|%|=&2V。. 其中，Ct为关联星座矢量，I?I表示对元素取绝对值，J= XW.馬且1表示一个矩 阵或向量，它的所有元素的值都等于1，％ 表示符号功率恒模； LED灯功率模型： 其中，为LED灯功率，max( ?)表示对所有元素取最大值， S,: = [0.泰示一个NeXNtN。的选择矩阵且％r:代表一个元素都为0的NtXNt的 零矩阵，E(?)代表所有元素的求和，Ct为关联星座矢量，N。为色移键控的星座点大小； L邸灯功率限制条件：. 其中，为L邸灯功率，a为满足人眼要求的功率的最大值。 所述星座优化模型的描述：条件下，最大化屯…；[002引其中，Ct为关联星座矢量，I.I表示对元素取绝对值，J^1斯峨礙且1表示一个 矩阵或向量，它的所有元素的值都等于1，Cw=lw,xi，表示符号功率恒模W避免闪烁，为 LED灯功率。 -种基于色移键控的多色空间调制的光通信方法，包括如下步骤：1)，根据光源中的红绿蓝=色L邸灯，将红绿蓝=色按同种颜色的L邸灯平均分 开，在将分开后的红绿蓝=色L邸灯分别组合为一组，分别为A组和B组，其中，A组L邸灯 光强度代表正信号，B组L邸灯光强度代表负信号； 2)，将步骤1中的光源的一个光源点作为一个星座点，所有星座点组合形成星座 图；根据步骤1中的L邸灯所在的组、星座点W及星座图建立星座优化模型，并对该星座优 化模型进行优化求解，得到步骤1中光源分组后所对应的最优星座设计；3)，发送端将待发送信息生成二进制数据，每log2(N。）个比特数据作为一组，每组 数据映射为一个星座点，相同的一组数据映射到同一个星座点上；采用步骤2中的星座优 化模型对该星座点进行优化求解，得到待发送信息在步骤1中光源分组后所对应的最优星 座设计；4)，发送端根据步骤2中得到最优星座设计控制光源按步骤1分组后的L邸灯组 产生光信号，该光信号通过光信道将信息传送给接收端；5)，接收端接收光信号，然后根据步骤2得到的最优星座设计解调该接收到的光 信号，从而实现多色可见光通信。 所述星座优化模型包括最小欧氏距约束条件、符号功率限制条件、L邸灯功率模型 W及L邸灯功率限制条件，其中： 最小欧氏距约束条件： 如,…二4下所二2C严F爪.-C严F,4("二/?严，批);[003引其中，dmin为最小欧氏距，C为星座点集合，C =(C1，C2, . . .，cj，Cl,C2, . . .，Cnc为星座点，关联星座矢量％ =[efcj...馬f，啤，表示一个随机初始化值或者过去的估计 值，N。为色移键控的星座点大小，护，省€ 1，2:，.,..，萬.，真 < 咨； 巧妨如=時馬-E戒-E;E, +E成；Eg=鸣; 6p=化..1... 0]T;p和q是在1 到4之间的任意两个整数且满足p<q，《虹，的表示对应于具体P和q时《取的值，@表示克罗 内克积，6p是一个NtXI的矢量且该矢量除了第P个元素值为1外，其余的元素都为0,光源 内LED灯的个数为2Nt，红色LED灯，绿色LED灯和蓝色LED灯的数量分别为2N,，2Ng和2Nb， 1成。是NtXN。的单位矩阵，EP是eP的转置与I典的克罗内克积； 符号功率限制条件： Ji Cj-I= ? 其中，Ct为关联星座矢量，I?I表示对元素取绝对值，J=ly.W.JVf且1表示一个矩 阵或向量，它的所有元素的值都等于1，&成=1XXi，表示符号功率恒模；L邸灯功率模型： 其中，01为L邸灯功率，max( ?)表示对所有元素取最大值，S,; = …0、^ 表示一个NeXNtN。的选择矩阵且0听代表一个元素都为0的NtXNt的零矩阵，E(?)代表 所有元素的求和，Ct为关联星座矢量，N。为色移键控的星座点大小； L邸灯功率限制条件： 当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于色移键控的多色空间调制方法，其特征在于，包括如下步骤：1)，根据光源中的红绿蓝三色LED灯，将红绿蓝三色按同种颜色的LED灯平均分开，在将分开后的红绿蓝三色LED灯分别组合为一组，分别为A组和B组，其中，A组LED灯光强度代表正信号，B组LED灯光强度代表负信号；2)，将步骤1中的光源的一个光源点作为一个星座点，所有星座点组合形成星座图；根据步骤1中的LED灯所在的组、星座点以及星座图建立星座优化模型；3)，调制时，将待发送信息映射为一个星座点，相同的一组数据映射到同一个星座点上，采用步骤2中的星座优化模型对该星座点进行优化求解，得到待发送信息在步骤1中光源分组后所对应的最优星座设计。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许威，王佳，张华，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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