基于HDMA技术的可见光通信方法、发送端以及接收端技术

本发明专利技术公开了一种基于HDMA技术的可见光通信方法、发送端以及接收端，该方法包括：获取用户发送的信号流，对信号流进行编码映射以获取对应的码字信号后进行调制，并通过调制后的码字信号驱动布设于通信区域的多基色LED发光以得到光信号；将光信号经可见光信道传输至接收端，获取发送端发出的光信号，并获取光信号经滤光片处理后得到的不同基色LED下的调制信号；对调制信号进行滤波处理得到多路调制子信号，后依次进行模数转换、串并转换、快速傅里叶正变换以及并串变换得到复数解码信号；根据功率分配比按预设顺序利用预设算法对复数解码信号进行依次联合解码。本发明专利技术解决了现有技术中的可见光通信的通信容量低的问题。中的可见光通信的通信容量低的问题。中的可见光通信的通信容量低的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于HDMA技术的可见光通信方法、发送端以及接收端


[0001]本专利技术涉及通信
，特别涉及一种基于HDMA技术的可见光通信方法、发送端以及接收端。

技术介绍

[0002]混合域多址接入(Hybrid Domain Multiple Access, HDMA)是一种面向未来大规模接入网络场景的新技术，其基于功率域的非正交多址接入(Power Domain Non
‑
Orthogonal Multiple Access, PD
‑
NOMA)、稀疏码多址接入(Sparse Code Multiple Access, SCMA)、智能超表面(Reconfigurable Intelligence Surface, RIS)等技术，是一种利用功率域、码域、频域、空域等多域混合信号进行多址传输的技术。继5G技术研发出来之后，人们又将研究目光聚焦到下一代移动通信技术即6G技术上，而下一代的6G技术有望采用可见光通信、NOMA技术、RIS技术。可见光通信技术的优势在于其安全性高、保密性好、抗电磁干扰能力强，集通信与照明功能于一体，无电磁污染。NOMA技术的基本思想是在发送端对信号采用非正交发送，主动引入干扰信息，在接收端通过串行干扰消除(Successive Interference Cancellation, SIC)使接收机实现正确解码，使用NOMA技术可以很好地提高频谱利用效率和通信容量。RIS技术是一种全新的革命性技术，它可以通过在平面上集成大量低成本的无源反射元件，智能地重新配置无线传播环境，从而显著提高无线通信网络的性能。因此，将这些技术结合运用到下一代移动通信当中可以进一步提高通信速率和频谱利用率。
[0003]现有的运用在可见光通信上的非正交多址接入技术都是利用单一的信号域多址传输技术，而没有将功率域非正交多址接入技术、码域非正交多址接入技术以及RIS技术等结合使用，其频谱利用率低，导致通信容量低。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于HDMA技术的可见光通信方法、发送端以及接收端，旨在解决现有技术中可见光通信容量低的问题。
[0005]本专利技术实施例是这样实现的：一种基于HDMA技术的可见光通信方法，应用于发送端，所述方法包括：获取用户发送的信号流，对所述信号流进行编码映射以获取对应的码字信号；对所述码字信号进行调制，并通过调制后的码字信号驱动布设于通信区域的多基色LED发光，以得到搭载有信息的光信号；将所述光信号经可见光信道传输至接收端，所述可见光信道包括直射链路以及经过智能超表面发射形成的非直射链路。
[0006]进一步的，上述基于HDMA技术的可见光通信方法，其中，所述获取用户发送的信号流，对所述信号流进行编码映射以获取对应的码字信号的步骤之后还包括：获取所述编码映射的预设功率复用级数以及功率分配比，根据功率分配比确定每
个功率复用群的功率；根据所述预设功率复用级数以及所述每个功率复用群的功率对所述编码映射的码本进行功率分配；其中，分配过程为：；其中，整个单基色发射信号的总功率归一化为1，第w个复用群分配的功率为P
w
，预设功率复用级数为W。
[0007]进一步的，上述基于HDMA技术的可见光通信方法，其中，所述获取所述编码映射的预设功率复用级数以及功率分配比，根据功率分配比确定每个功率复用群的功率的步骤之前还包括：获取所述编码映射的功率分配比的界，并获取所述编码映射形成的星座图中星座点之间的最大欧式距离；根据所述功率分配比的界以及所述最大欧式距离确定所述功率分配比；其中，所述功率分配比的界为防止星座图混叠导致不能解码的功率分配比的临界。
[0008]进一步的，上述基于HDMA技术的可见光通信方法，其中，所述将所述光信号经可见光信道传输至接收端，所述可见光信道包括直射链路以及经过智能超表面发射形成的非直射链路的步骤之前还包括：根据接收端所能达到的瞬时通信速率获取LED能够达到的总通信速率，并建立优化目标及约束条件以得到智能超表面的配置值；第r个接收端所能达到的瞬时通信速率为：；其中，B表示信道的调制带宽，e表示自然对数的底数，表示第r个接收端的信噪比，的具体形式如下所示：；其中，表示反射控制单元，只进行0
‑
1二值变化，当=1时，表示第n块智能超表面反射单元为第个LED灯进行通信辅助服务，=0表示不服务；表示光电探测器的响应度；表示接收到的噪声方差；表示第个LED发射的信号功率，为
直射链路的信道增益，为非直射链路的信道增益；L个LED能够达到的总的通信速率为：；其中，W为预设功率复用级数，J表示用户数，表示第个LED灯的第W级功率复用中第r个用户的通信速率；约束条件为：其中，N表示总的智能超表面反射单元数，R表示单个用户的通信速率，R
min
表示单个用户应满足的最低通信速率。
[0009]进一步的，上述基于HDMA技术的可见光通信方法，其中，所述将所述光信号经可见光信道传输至接收端，所述可见光信道包括直射链路以及经过智能超表面发射形成的非直射链路的步骤之前还包括：分别对所述直射链路和所述非直射链路进行增益处理；其中，所述直射链路的信道增益为：；其中，A示光电探测器的接收面积，m表示朗伯体辐射阶数，表示信号发送端到接收端的直射距离，和分别表示LED的辐射角和LED到接收端的入射角，表示光学滤波器增益，f表示聚光透镜的增益；所述非直射链路的信道增益为：；其中表示智能超表面的反射系数，和分别表示第个LED到第n个智能超表面单元的距离、第n个智能超表面单元到第r个用户的距离。
[0010]进一步的，上述基于HDMA技术的可见光通信方法，其中，所述获取用户发送的信号流，对所述信号流进行编码映射以获取对应的码字信号的步骤包括：根据所述LED的基色数量以及单个码本承载用户数对所述用户进行群划分；每个所述单个码本的编码映射的过程为：
；其中，表示K*M阵，下标j表示用户j的码本，表示用户j待发送的一个M制的数字信号，整个表示选择用户j的码本的第列作为用户j的第i个发送码字，J个用户叠加的码字为：。
[0011]进一步的，上述基于HDMA技术的可见光通信方法，其中，所述对所述码字信号进行调制，并通过调制后的码字信号驱动布设于通信区域的多基色LED发光，以得到搭载有信息的光信号的步骤包括：获取码字信号的维度值，根据所述维度值将所述码字信号分为多路码字子信号；对所述码字子信号依次进行串并转换、厄米特对称变换、快速傅里叶逆变换、并串转换、非对称限幅处理以及数模转换以得到在时间上连续的连续模拟信号，并根据所述模拟信号驱动布设于通信区域的多基色LED发光。
[0012]本专利技术的另一个目的在于提供一种基于HDMA技术的可见光通信方法，应用于接收端，所述方法包括：获取发送端发出的光信号，并获取所述光信号经滤光片处理后得到的不同基色LED下的调制信号；对所述调制信号进行滤波处理得到多路调制子信号，依次对所述调制子信号进行模数转换、串并转换、快本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于HDMA技术的可见光通信方法，应用于发送端，其特征在于，所述方法包括：获取用户发送的信号流，对所述信号流进行编码映射以获取对应的码字信号；对所述码字信号进行调制，并通过调制后的码字信号驱动布设于通信区域的多基色LED发光，以得到搭载有信息的光信号；将所述光信号经可见光信道传输至接收端，所述可见光信道包括直射链路以及经过智能超表面发射形成的非直射链路。2.根据权利要求1所述的基于HDMA技术的可见光通信方法，其特征在于，所述获取用户发送的信号流，对所述信号流进行编码映射以获取对应的码字信号的步骤之后还包括：获取所述编码映射的预设功率复用级数以及功率分配比，根据功率分配比确定每个功率复用群的功率；根据所述预设功率复用级数以及所述每个功率复用群的功率对所述编码映射的码本进行功率分配；其中，分配过程为：；其中，整个单基色发射信号的总功率归一化为1，第w个复用群分配的功率为P
w
，预设功率复用级数为W。3.根据权利要求2所述的基于HDMA技术的可见光通信方法，其特征在于，所述获取所述编码映射的预设功率复用级数以及功率分配比，根据功率分配比确定每个功率复用群的功率的步骤之前还包括：获取所述编码映射的功率分配比的界，并获取所述编码映射形成的星座图中星座点之间的最大欧式距离；根据所述功率分配比的界以及所述最大欧式距离确定所述功率分配比；其中，所述功率分配比的界为防止星座图混叠导致不能解码的功率分配比的临界。4.根据权利要求1所述的基于HDMA技术的可见光通信方法，其特征在于，所述将所述光信号经可见光信道传输至接收端，所述可见光信道包括直射链路以及经过智能超表面发射形成的非直射链路的步骤之前还包括：根据接收端所能达到的瞬时通信速率获取LED能够达到的总通信速率，并建立优化目标及约束条件以得到智能超表面的配置值；第r个接收端所能达到的瞬时通信速率为：；其中，B表示信道的调制带宽，e表示自然对数的底数，表示第r个接收端的信噪比，的具体形式如下所示：
；其中，表示反射控制单元，只进行0
‑
1二值变化，当=1时，表示第n块智能超表面反射单元为第个LED灯进行通信辅助服务，=0表示不服务；表示光电探测器的响应度；表示接收到的噪声方差；表示第个LED发射的信号功率，为直射链路的信道增益，为非直射链路的信道增益；L个LED能够达到的总的通信速率为：；其中，W为预设功率复用级数，J表示用户数，表示第个LED灯的第W级功率复用中第r个用户的通信速率；约束条件为：其中，N表示总的智能超表面反射单元数，R表示单个用户的通信速率，R
min
表示单个用户应满足的最低通信速率。5.根据权利要求4所述的基于HDMA技术的可见光通信方法，其特征在于，所述将所述光信号经可见光信道传输至接收端，所述可见光信道包括直射链路以及经过智能超表面发射形成的非直射链路的步骤之前还包括：分别对...

【专利技术属性】
技术研发人员：余礼苏，刘超良，王玉皞，王正海，钱佳家，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：