一种基于可见光通信系统的预失真方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于可见光通信系统的直接预失真方法，该方法包括：获取调制信号；通过预失真反变换模型对所述调制信号进行反变换；所述调制信号通过LED后获得线性化的信号。本发明专利技术解决了现有VLC系统中失真矫正技术存在精确度较低、复杂度较高的问题,具有结构简单、复杂度低的优点，能够节约系统的运算资源的优点。

A Predistortion Method and Device Based on Visible Communication System

The invention discloses a direct predistortion method based on visible light communication system, which includes: acquiring modulation signal; inverse transforming the modulation signal through predistortion inverse transformation model; and obtaining linearized signal after the modulation signal passes through LED. The invention solves the problems of low accuracy and high complexity of distortion correction technology in the existing VLC system, has the advantages of simple structure and low complexity, and can save the operation resources of the system.

【技术实现步骤摘要】
一种基于可见光通信系统的预失真方法及装置
本专利技术涉及通信
，特别是涉及一种基于可见光通信系统的预失真方法及装置。
技术介绍
可见光通信(Visiblelightcommunication，简称VLC)是一种使用发光二极管(Lightemittingdiodes，简称LED)作为信号发端、光电检测器件作为收端的无线光通信技术。VLC技术具有应用广泛、节约射频频谱资源、保密性能高和无电磁辐射等优点。在VLC技术的应用过程中，由于LED的电光特性存在非线性效应，使得从LED发射出去的已调信号产生谐波失真、交调失真等影响，降低了系统通信性能。为了减缓LED的非线性效应，通常采用限制调制深度在类线性区域、预失真处理、失真后补偿等技术。预失真处理是指在获取了LED非线性特性后对调制信号进行矫正处理，使得调制信号在经过LED后实现线性化。在VLC现有的预失真处理技术中，大多采用多项式模型作为LED非线性特性的描述模型。可见光通信系统中对失真信号进行矫正的方法按照手段可分为直接方式和间接方式，两者主要区别在是否需要来自输出信号的反馈。间接方式是使用通用非线性通用描述模型而非行为模型如多项式模型，计算输出信号与理论线性输出信号的偏差值，再将偏差值补偿给输出信号，从而使输出信号补偿非线性带来的失真。直接方式是在得到非线性行为模型的基础上，直接在数学上得到其反变化模型，通过实际参数拟合从而求解具体反变换模型表达，从而使输出信号抵消非线性带来的失真。多项式模型、Rapps模型或Saleh模型的直接反变换函数形式复杂，使用这几种模型的预失真方法都是失真量补偿法，属于间接的预失真处理。其存在的主要缺点：1)、多项式模型作为拟合任意曲线都具有较高精度的一般性模型，通常要达到较高的模型描述精度，需要使用较高次项，同时项数较多会导致运算复杂度的上升。2)、Rapps模型和Saleh模型是微波射频通信中行波管、功率放大器件的行为模型，二者的提出并非针对LED的电学特性或电光特性，因此不能很好地描述LED的非线性特性按照失真矫正模块在系统中所处的位置可分为预失真方式和失真后补偿方式。预失真建立在LED精准的非线性特效描述基础上，预先计算该瞬时信号强度将会造成的非线性失真，从而在发射端矫正输入到LED的信号强度，使其经过非线性变化后的输出值也得到矫正。失真后补偿方式在接收端对接收信号进行处理。现有的预失真方式主要为查找表法，其基础是通过表格的方式描述输入输出的非线性行为，进而在信号输入LED前通过查找表中对应的线性输出，使输出信号线性化。其主要缺点是想要得到高精度的预失真处理，则在数据表格的维度和复杂度上都有较高要求。综上，现有VLC系统中失真矫正技术存在精确度较低、复杂度较高的缺点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种基于可见光通信系统的直接预失真方法，该方法包括：获取调制信号；通过预失真反变换模型对所述调制信号进行反变换；所述调制信号通过LED后获得线性化的信号。优选地，所述预失真反变换模型为LED输入电信号和输出光功率\照度的高斯特征非线性行为模型的反变换模型。优选地，所述高斯特征非线性行为模型的反变换模型具体为反变换模型V(t)为：其中通过实测的输入输出信号拟合得到模型的四个待定参数a，b，c和d。优选地，所述四个待定参数a，b，c和d具体通过LED的驱动信号V(t)和输出光功率\照度P(t)的非线性关系P(V)进行实测，描述为：一种基于可见光通信系统的直接预失真装置，该装置包括：获取模块，用于获取调制信号；反变换模块，用于通过预失真反变换模型对所述调制信号进行反变换；线性化模块，用于所述调制信号通过LED后获得线性化的信号。优选地，所述预失真反变换模型为LED输入电信号和输出光功率\照度的高斯特征非线性行为模型的反变换模型。优选地，所述高斯特征非线性行为模型的反变换模型具体为反变换模型V(t)为：其中通过实测的输入输出信号拟合得到模型的四个待定参数a，b，c和d。优选地，所述四个待定参数a，b，c和d具体通过LED的驱动信号V(t)和输出光功率\照度P(t)的非线性关系P(t)进行实测，描述为：按照本专利技术提供的一种基于可见光通信系统的预失真方法及装置与现有技术相比具有如下优点：1)、一种新的描述LED非线性特性的行为模型，非通用多项式模型或从射频通信中迁移用于VLC系统的功放行为模型，具有针对性强、精确度高的特点，能够解决可见光通信系统中由于LED非线性特性造成的信号失真问题。2)、本专利技术提出使用直接方式进行失真矫正，无需反馈信号即可实现输出信号的线性化，具有结构简单、复杂度低的优点，能够节约系统的运算资源。3)、本专利技术提出使用预失真方式进行失真校正，在信号输入至LED前进行线性化映射，使得LED输出信号能够抵消非线性失真，具有稳定都高、运算量小的优点，能够提高系统实用性和适用性。附图说明图1是本专利技术的工作流程图,图2是本专利技术的结构图。具体实施方式为清楚的说明本专利技术中的方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开的应用或用途。应当理解的是，在全部的附图中，对应的附图标记表示相同或对应的部件和特征。如图1所示。一种基于可见光通信系统的直接预失真方法，该方法包括：S101，获取调制信号；具体为信号通过编码器和调制器获得调制信号。S102，通过预失真反变换模型对所述调制信号进行反变换；所述预失真反变换模型为LED输入电信号和输出光功率\照度的高斯特征非线性行为模型的反变换模型。所述高斯特征非线性行为模型的反变换模型具体为反变换模型V(t)为：其中通过实测的输入输出信号拟合得到模型的四个待定参数a，b，c和d。所述四个待定参数a，b，c和d具体通过LED的驱动信号V(t)和输出光功率\照度P(t)的非线性关系P(V)进行实测，描述为：S103，调制信号通过LED后获得线性化的信号。如图2所示。一种基于可见光通信系统的直接预失真装置，该装置包括：获取模块201，用于获取调制信号；反变换模块202，用于通过预失真反变换模型对所述调制信号进行反变换；所述预失真反变换模型为LED输入电信号和输出光功率\照度的高斯特征非线性行为模型的反变换模型。所述高斯特征非线性行为模型的反变换模型具体为反变换模型V(t)为：其中通过实测的输入输出信号拟合得到模型的四个待定参数a，b，c和d。所述四个待定参数a，b，c和d具体通过LED的驱动信号V(t)和输出光功率\照度P(t)的非线性关系P(t)进行实测，描述为：线性化模块203，用于所述调制信号通过LED后获得线性化的信号。综上所述，以上所述内容仅为本专利技术的实施例，仅用于说明本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的保护范围。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于可见光通信系统的直接预失真方法，其特征在于，该方法包括：获取调制信号；通过预失真反变换模型对所述调制信号进行反变换；所述调制信号通过LED后获得线性化的信号。

【技术特征摘要】
2018.03.12 CN 20181020000951.一种基于可见光通信系统的直接预失真方法，其特征在于，该方法包括：获取调制信号；通过预失真反变换模型对所述调制信号进行反变换；所述调制信号通过LED后获得线性化的信号。2.如权利要求1所述的基于可见光通信系统的直接预失真方法，其特征在于：所述预失真反变换模型为LED输入电信号和输出光功率\照度的高斯特征非线性行为模型的反变换模型。3.如权利要求2所述的基于可见光通信系统的直接预失真方法，其特征在于：所述高斯特征非线性行为模型的反变换模型具体为反变换模型V(t)为：其中通过实测的输入输出信号拟合得到模型的四个待定参数a，b，c和d。4.如权利要求3所述的基于可见光通信系统的直接预失真方法，其特征在于：所述四个待定参数a，b，c和d具体通过LED的驱动信号V(t)和输出光功率\照度P(t)的非线...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，吴荣钊，
申请(专利权)人：华北电力大学扬中智能电气研究中心，
类型：发明
国别省市：江苏,32