一种基于色移键控的可见光通信系统中星座图的处理方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于色移键控的可见光通信系统中星座图的处理方法，首先产生随机的可见光通信系统中初始联合星座图矢量；在约束条件下得到优化的联合星座图矢量与星座图空间距离；当无解或者优化步数超过设定值或者两步之间的星座图变化小于阈值时，判断随机初始值次数是否超过设定值；若超过设定值，则获得所有优化解中的最优解，得到优化处理后的星座图。上述处理方法可以在满足约束条件的同时，最大化星座图点之间的最小欧氏距离，从而降低误码率，提高可见光通信系统的整体性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可见光通信
，尤其涉及一种基于色移键控的可见光通信系统中星座图的处理方法。
技术介绍
目前，可见光通信近年来受到广泛的关注，利用绿色环保节能的发光二极管(LED)，能够在满足在照明的同时提供高速的无线通信服务。相比于蓝色发光二极管的照明模式，利用红绿蓝三色发光二极管，能够提供更高的传输速率；IEEE 802.15.7协议中提出色移键控(color shift keying)作为为多色发光二极管可见光通信的调制方式。但现有技术中虽然色移键控可以有效地提供高速通信，但缺乏对星座图的解决方案，使得误码率不能达到理想的效果，影响了可见光通信系统的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于色移键控的可见光通信系统中星座图的处理方法，该处理方法可以在满足约束条件的同时，最大化星座图点之间的最小欧氏距离，从而降低误码率，提高可见光通信系统的整体性能。一种基于色移键控的可见光通信系统中星座图的处理方法，所述方法包括：步骤1、首先产生随机的可见光通信系统中初始联合星座图矢量；步骤2、在约束条件下得到优化的联合星座图矢量与星座图空间距离；步骤3、当无解或者优化步数超过设定值或者两步之间的星座图变化小于阈值时，判断随机初始值次数是否超过设定值；步骤4、若超过设定值，则获得所有优化解中的最优解，得到优化处理后的星座图。所述优化的联合星座图矢量表示为：其中每个si是可见光通信系统星座图中第i个符号，Ji＝[O3…I3…O3]是第i个单元为单位阵，其余为零的8×3的选择矩阵；O3是元素全为零的3×3零矩阵；I3是对角元为一，其余元素为零的3×3单位阵；上标“T”表示矩阵或向量的转置。所述约束条件包括：星座图空间距离小于星座图的最小欧氏距离、人眼感受到的光平均强度和颜色为特定值以及发光二极管的发光功率在其线性范围内。所述星座图空间距离小于星座图的最小欧氏距离，具体包括：所述星座图空间距离小于任意两星座图点的欧氏距离，表示为： d ≤ h l ( 0 ) ( s T ) , ]]>其中，是星座点欧氏距离的近似表示，由星座点欧氏距离一阶泰勒展开得到；是优化程序中随机的初始点或者上一步到达的点；l是关于第p个星座点和第q个星座点序号的函数，表示为： 1 ≅ 8 ( p - 1 ) - p ( p + 1 ) / 2 + q , p , q ∈ 1 , 2 , ... , 8 , p < q ; ]]>上述公式中，Fl、Epq、Ep是计算星座点欧氏距离的中间变量；Fl(p，q)＝Epq，是第p个分量为1，其余分量为0的向量；I3为3×3的单位阵，此处为克罗内克积。所述人眼感受到的光平均强度和颜色为特定值，具体表示为： J ‾ P T * s T = s 3 , ]]>其中是预均衡矩阵，s3是目标颜色向量。所述发光二极管的发光功率在其线性范围内，具体表示为： m a x ( K j P T * s T ) < V U , j ]]> min ( K j P T * s T ) > V L , j , ∀ j ; ]]>其中Kj＝8×24的第j盏灯的选择矩阵，表示元素的最大值，表示的最小值，VU，j和VL，j是第j盏灯的线性范围的上下限，表示对任意j该不等式均成立，j从1取到8。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，上述处理方法可以在满足约束条件的同时，最大化星座图点之间的最小欧氏距离，从而降低误码率，提高可见光通信系统的整体性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例所述基于色移键控的可见光通信系统中星座图的处理方法流程示意图；图2为本专利技术实例中绿光发光二极管的伏安特性曲线示意图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。下面将结合附图对本专利技术实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本专利技术实施例所述基于色移键控的可见光通信系统中星座图的处理方法流程示意图，所述处理方法包括：步骤1、首先产生随机的可见光通信系统中初始联合星座图矢量；步骤2、在约束条件下得到优化的联合星座图矢量与星座图空间距离；在该步骤中，所述优化的联合星座图矢量表示为：其中每个si是星座图中第i个符号，i＝1,2,...,8，Ji＝[O3…I3…O3]是第i个单元为单位阵，其余为零的8×3的选择矩阵；O3是元素全为零的3×3零矩阵；I3是对角元为一，其余元素为零的3×3单位阵；上标“T”表示矩阵或向量的转置。而星座图空间距离表示为d，本申请的目标函数为最大化星座图空间的距离d。上述约束条件包括：星座图空间距离小于星座图的最小欧氏距离、人眼感受到的光平均强度和颜色为特定值以及发光二极管的发光功率在其线性范围内。具体来说：1)所述星座图空间距离小于星座图的最小欧氏距离具体包括：所述星座图空间距离小于任意两星座图点的欧氏距离，表示为： d ≤ h l ( 0 ) ( s本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于色移键控的可见光通信系统中星座图的处理方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、首先产生随机的可见光通信系统中初始联合星座图矢量；步骤2、在约束条件下得到优化的联合星座图矢量与星座图空间距离；步骤3、当无解或者优化步数超过设定值或者两步之间的星座图变化小于阈值时，判断随机初始值次数是否超过设定值；步骤4、若超过设定值，则获得所有优化解中的最优解，得到优化处理后的星座图。

【技术特征摘要】
1.一种基于色移键控的可见光通信系统中星座图的处理方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、首先产生随机的可见光通信系统中初始联合星座图矢量；步骤2、在约束条件下得到优化的联合星座图矢量与星座图空间距离；步骤3、当无解或者优化步数超过设定值或者两步之间的星座图变化小于阈值时，判断随机初始值次数是否超过设定值；步骤4、若超过设定值，则获得所有优化解中的最优解，得到优化处理后的星座图。2.根据权利要求1所述基于色移键控的可见光通信系统中星座图的处理方法，其特征在于，所述优化的联合星座图矢量表示为：其中每个si是可见光通信系统星座图中第i个符号，Ji＝[O3…I3…O3]是第i个单元为单位阵，其余为零的8×3的选择矩阵；O3是元素全为零的3×3零矩阵；I3是对角元为一，其余元素为零的3×3单位阵；上标“T”表示矩阵或向量的转置。3.根据权利要求1所述基于色移键控的可见光通信系统中星座图的处理方法，其特征在于，所述约束条件包括：星座图空间距离小于星座图的最小欧氏距离、人眼感受到的光平均强度和颜色为特定值以及发光二极管的发光功率在其线性范围内。4.根据权利要求3所述基于色移键控的可见光通信系统中星座图的处理方法，其特征在于，所述星座图空间距离小于星座图的最小欧氏距离，具体包括：所述星座图空间距离小于任意两星座图点的欧氏距离，表示为： d ≤ h l ( 0 ) ( s T ) , ]]>其中，是星座点欧氏距离的近似表示，由星座点欧氏距离一阶泰勒展开得到；是优化程序中随机的初始点或者上一步到达的点；l是关于第p个星座点和第q个星座点序号的函数，表示为： 1 ≅ 8 ( p - 1 ) - p ( p + 1 ) / 2 + q , p , q ...

【专利技术属性】
技术研发人员：高谦，黄博扬，徐正元，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34