与信道相适应的VLC-MIMO星座设计方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种与信道相适应的VLC‑MIMO星座设计方法及装置，该方法包括：确定可见光信道矩阵；在发送端的总电功率约束在限值范围时，根据所述可见光信道矩阵确定最大化的接收端星座的最小距离对应的发送端星座；将所确定的发送端星座确定为星座结果，其中所述星座结果的各个维度代表发送端的各个LED。本发明专利技术实施例所确定的星座能够与VLC‑MIMO的信道相适应，为提升可见光通信的传输可靠性，推广可见光的应用提供了可能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信
，具体涉及一种与信道相适应的VLC-MIMO星座设计方法及装置。
技术介绍
高速传输一直是可见光通信领域中一个备受关注的研究课题，考虑到LED自身调制带宽有限，大规模VLC(VisibleLightCommunication，可见光通信)-MIMO(MultipleInputMultipleOutput，多输入多输出)是目前各个研究单位的主要趋势之一，VLC-MIMO称为可见光通信多输入多输出系统。目前VLC-MIMO的信道主要是基于朗伯模型实现，且要求输入信号非负，这就使得现有RF-MIMO(无线通信多输入多输出系统)的星座无法适用于VLC-MIMO中，RF-MIMO的信道一般是基于高斯模型实现，且对于输入信号没有要求；由于VLC-MIMO的信道与RF-MIMO的信道不同，这就导致目前VLC-MIMO对信道的适应性较弱，只有当接收端在特殊的位置上，且信道相关性较小时，VLC-MIMO才具有较好的性能，这无疑限制了可见光速率的提高，也限制了可见光技术的应用。因此，对于VLC-MIMO来说，目前亟需研究与VLC-MIMO的信道相适应的星座，为提升可见光通信的传输可靠性，推广可见光的应用提供可能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种与信道相适应的VLC-MIMO星座设计方法及装置，以确定与VLC-MIMO的信道相适应的星座，为提升可见光通信的传输可靠性，推广可见光的应用提供可能。为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：一种与信道相适应的VLC-MIMO星座设计方法，包括：确定可见光信道矩阵；在发送端的总电功率约束在限值范围时，根据所述可见光信道矩阵确定最大化的接收端星座的最小距离对应的发送端星座；将所确定的发送端星座确定为星座结果，其中所述星座结果的各个维度代表发送端的各个LED。可选的，所述根据所述可见光信道矩阵确定最大化的接收端星座的最小距离对应的发送端星座包括：根据所述可见光信道矩阵确定最大化的接收端星座的最小距离；根据所述最大化的接收端星座的最小距离确定星座基；对所述星座基进行扩展，确定扩展后的高阶星座。可选的，所述根据所述可见光信道矩阵确定最大化的接收端星座的最小距离包括：根据所述可见光信道矩阵确定λ1,λ2,B1；当接收端星座的最小距离在接收端星座构成的四边形的边界上时，求解xopt1,yopt1,dmin1；当接收端星座的最小距离在接收端星座构成的四边形的对角线上时，求解xopt2,yopt2,dmin2；对比dmin1,dmin2，将其中的最大值确定为接收端星座的最小距离。可选的，所述根据所述最大化的接收端星座的最小距离确定星座基包括：确定dmin1,dmin2中的最大值对应的xopt,yopt；根据所述xopt,yopt求解ΔS，根据所述ΔS确定星座基。可选的，所述对所述星座基进行扩展，确定扩展后的高阶星座包括：在p为偶数时，对于任意一个星座点计算坐标值；在p为奇数时，确定w，使(w-1)2≤2p≤w2，对于坐标点m，计算坐标值，1≤m≤w2，得到含有w2个星座点的2×w2的星座矩阵；对于各坐标点m，计算坐标点m到原点的欧氏距离，得到各坐标点m对应的欧氏距离，对所有欧氏距离进行排序，并从所有欧氏距离中去除最大的w2-2p个星座点；将p为偶数时计算的坐标值，与从所有欧氏距离中去除最大的w2-2p个星座点后剩余的坐标值相综合，得到扩展星座；其中，扩展星座具有2p个星座点。本专利技术实施例还提供一种与信道相适应的VLC-MIMO星座设计装置，包括：可见光信道矩阵确定模块，用于确定可见光信道矩阵；发送端星座确定模块，用于在发送端的总电功率约束在限值范围时，根据所述可见光信道矩阵确定最大化的接收端星座的最小距离对应的发送端星座；星座结果确定模块，用于将所确定的发送端星座确定为星座结果，其中所述星座结果的各个维度代表发送端的各个LED。可选的，所述发送端星座确定模块包括：最大化最小距离确定单元，用于根据所述可见光信道矩阵确定最大化的接收端星座的最小距离；星座基确定单元，用于根据所述最大化的接收端星座的最小距离确定星座基；星座基扩展单元，用于对所述星座基进行扩展，确定扩展后的高阶星座。可选的，所述最大化最小距离确定单元具体用于：根据所述可见光信道矩阵确定λ1,λ2,B1；当接收端星座的最小距离在接收端星座构成的四边形的边界上时，求解xopt1,yopt1,dmin1；当接收端星座的最小距离在接收端星座构成的四边形的对角线上时，求解xopt2,yopt2,dmin2；对比dmin1,dmin2，将其中的最大值确定为接收端星座的最小距离。可选的，所述星座基确定单元具体用于：确定dmin1,dmin2中的最大值对应的xopt,yopt；根据所述xopt,yopt求解ΔS，根据所述ΔS确定星座基。可选的，所述星座基扩展单元具体用于：在p为偶数时，对于任意一个星座点计算坐标值；在p为奇数时，确定w，使(w-1)2≤2p≤w2，对于坐标点m，计算坐标值，1≤m≤w2，得到含有w2个星座点的2×w2的星座矩阵；对于各坐标点m，计算坐标点m到原点的欧氏距离，得到各坐标点m对应的欧氏距离，对所有欧氏距离进行排序，并从所有欧氏距离中去除最大的w2-2p个星座点；将p为偶数时计算的坐标值，与从所有欧氏距离中去除最大的w2-2p个星座点后剩余的坐标值相综合，得到扩展星座；其中，扩展星座具有2p个星座点。基于上述技术方案，本专利技术实施例提供的与信道相适应的VLC-MIMO星座设计方法包括：确定可见光信道矩阵；在发送端的总电功率约束在限值范围时，根据所述可见光信道矩阵确定最大化的接收端星座的最小距离对应的发送端星座；将所确定的发送端星座确定为星座结果，其中所述星座结果的各个维度代表发送端的各个LED。本专利技术实施例可在发送端总电功率一定的约束下，寻找使得接收端星座最小距离最大化的发送端星座，从而得出与信道相适应的VLC-MIMO星座设计结果，由于所得出的星座是与可见光信道相适应的，因此提高了接收端的自由性，实用性更强，且星座结果的各个维度代表发送端的各个LED，使得设计的星座能够是空域联合的。本专利技术实施例所确定的星座能够与VLC-MIMO的信道相适应，为提升可见光通信的传输可靠性，推广可见光的应用提供了可能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的与信道相适应的VLC-MIMO星座设计方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的确定发送端星座的方法流程图；图3为本专利技术实施例提供的确定最大化的接收端星座的最小距离的方法流程图；图4为四边形角度示意图；图5为本专利技术实施例提供的确定扩展后的高阶星座的方法流程图；图6为本专利技术实施例提供的与信道相适应的VLC-MIMO星座设计装置的结构框图；图7为本专利技术实施例提供的发送端星座确定模块的结构框图。具体实施方式下面将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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种与信道相适应的VLC‑MIMO星座设计方法，其特征在于，包括：确定可见光信道矩阵；在发送端的总电功率约束在限值范围时，根据所述可见光信道矩阵确定最大化的接收端星座的最小距离对应的发送端星座；将所确定的发送端星座确定为星座结果，其中所述星座结果的各个维度代表发送端的各个LED。

【技术特征摘要】
1.一种与信道相适应的VLC-MIMO星座设计方法，其特征在于，包括：确定可见光信道矩阵；在发送端的总电功率约束在限值范围时，根据所述可见光信道矩阵确定最大化的接收端星座的最小距离对应的发送端星座；将所确定的发送端星座确定为星座结果，其中所述星座结果的各个维度代表发送端的各个LED。2.根据权利要求1所述的与信道相适应的VLC-MIMO星座设计方法，其特征在于，所述根据所述可见光信道矩阵确定最大化的接收端星座的最小距离对应的发送端星座包括：根据所述可见光信道矩阵确定最大化的接收端星座的最小距离；根据所述最大化的接收端星座的最小距离确定星座基；对所述星座基进行扩展，确定扩展后的高阶星座。3.根据权利要求2所述的与信道相适应的VLC-MIMO星座设计方法，其特征在于，所述根据所述可见光信道矩阵确定最大化的接收端星座的最小距离包括：根据所述可见光信道矩阵确定λ1,λ2,B1；当接收端星座的最小距离在接收端星座构成的四边形的边界上时，求解xopt1,yopt1,dmin1；当接收端星座的最小距离在接收端星座构成的四边形的对角线上时，求解xopt2,yopt2,dmin2；对比dmin1,dmin2，将其中的最大值确定为接收端星座的最小距离。4.根据权利要求3所述的与信道相适应的VLC-MIMO星座设计方法，其特征在于，所述根据所述最大化的接收端星座的最小距离确定星座基包括：确定dmin1,dmin2中的最大值对应的xopt,yopt；根据所述xopt,yopt求解ΔS，根据所述ΔS确定星座基。5.根据权利要求2所述的与信道相适应的VLC-MIMO星座设计方法，其特征在于，所述对所述星座基进行扩展，确定扩展后的高阶星座包括：在p为偶数时，对于任意一个星座点计算坐标值；在p为奇数时，确定w，使(w-1)2≤2p≤w2，对于坐标点m，计算坐标值，1≤m≤w2，得到含有w2个星座点的2×w2的星座矩阵；对于各坐标点m，计算坐标点m到原点的欧氏距离，得到各坐标点m对应的欧氏距离，对所有欧氏距离进行排序，并从所有欧氏距离中去除最大的w2-2p个星座点；将p为偶数时计算的坐标值，与从所有欧氏距离中去除最大的w2-2p个星座点后剩余的坐标值相综合，得到扩展星座；其中，扩展星座具有2p个星座点。6.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：于宏毅，许可，朱义君，张剑，邬江兴，田忠骏，仵国锋，汪涛，张效义，张霞，
申请(专利权)人：中国人民解放军信息工程大学，
类型：发明
国别省市：河南;41