【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及可见光通信定位，特别是指一种基于基带noma的可见光通信定位方法及系统。
技术介绍
1、可见光通信技术（visible light communication,vlc）是指利用可见光波段的光作为信息载体，在空气中直接传输光信号的通信方式。在室内环境中，可见光通信与定位系统（vlcp）存在400thz-800thz的可用带宽，相较于传统的室内通信与定位技术，vlcp还具有抗射频电磁干扰和高生物安全等优势，以低成本获得高定位精度。因此，vlcp可以为智能工厂、智慧家庭等室内智能终端提供信息传输与高精度定位服务。
2、vlcp系统中，可见光通道在thz数量级，但商用led仅存在几mhz到数百mhz的调制带宽。为解决led调制带宽有限的问题，并支持多址接入，正交多址接入技术（oma）和非正交多址接入技术（noma）被提出。相较于oma，noma允许单一小区内多用户共享频率、时间、空间等资源，提升频谱效率，从而提升系统容量。
3、由于vlcp在特定场景中的应用价值高，同时具有技术优势以及安全优势，因此受到研究者的广泛关注。然而，现有vlcp系统中，存在通信与定位资源竞争的问题，如何基于noma技术同时提供可见光通信与定位服务，以支持不同速率用户通信与定位需求，是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于基带noma的可见光通信定位方法及系统，在不利用额外频谱、不施加额外功率的情况下，实现双用户可见光通信与
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
3、一方面，提供了一种基于基带noma的可见光通信定位方法，所述方法包括以下步骤：
4、s1、发送端生成不同速率的双用户信号，包括低速信号和高速信号；对所述低速信号和所述高速信号分别进行不同倍率上采样和4b/5b编码；
5、s2、将编码后的低速信号和高速信号分别经过srrc成型滤波器进行滤波；
6、s3、将滤波后的信号进行叠加，得到功率域叠加信号，对所述叠加信号增加直流偏置，驱动led灯，使所述叠加信号经可见光信道传输；
7、s4、接收端接收传输信号，其中低速信号和高速信号分别经过对应的srrc匹配滤波器后进行最大比合并，并通过同步算法定位起始位置；
8、s5、将合并后的低速信号和高速信号分别经过对应的volterra均衡器进行均衡，并对均衡后信号分别进行跟踪判决；
9、s6、根据跟踪判决结果及信号质量信息，采用基于图像的定位方法得到发送端与接收端的相对位置。
10、可选地，所述步骤s1具体包括：
11、根据选择的双用户信号速率，由信号生成器生成双用户的随机数据序列，得到所述低速信号和所述高速信号；
12、对所述低速信号和所述高速信号分别进行不同倍率上采样和4b/5b编码，表示为：
13、 （1）
14、其中，表示上采样，对不同速率的信号分别进行不同倍率上采样，表示4b/5b编码，i表示第i个用户，datai表示第i个用户的发送信号。
15、可选地，所述步骤s2具体包括：
16、将编码后的低速信号和高速信号分别经过srrc成型滤波器，各srrc成型滤波器的频率响应为：
17、 （2）
18、其中，hsrrc,i(t)表示t时刻第i个用户对应的srrc成型滤波器的频率响应，ti表示第i个用户的单一码元持续时间，βi表示第i个用户的滤波器滚降系数。
19、可选地，所述步骤s3具体包括：
20、所述低速信号和所述高速信号经srrc成型滤波器进行滤波后，使用加法器进行叠加，得到功率域叠加信号，并对所述叠加信号增加直流偏置，表示为：
21、 （3）
22、其中，ri表示当前码元编号，k表示码元总数，si(k)表示第i个用户经ook调制后的信号，ρi表示第i个用户的功率分配因子，pt表示发送端用于信号传输的功率，st表示直流偏置后经led的待发送信号，m表示系统中的用户个数。
23、可选地，所述步骤s4具体包括：
24、所述接收端的联合接收机包括一个水平光电二极管和四个倾斜光电二极管，各光电二极管接收到的信号分别经过srrc匹配滤波器后表示为：
25、 （4）
26、其中，sr,i,j表示第j支路接收的第i个用户的信号，sr,j(k)表示第j条支路接收到的信号。
27、所述接收端采用最大比合并算法，经最大比合并后的信号表示为：
28、 （5）
29、其中，nr表示联合接收机中光电二极管数量，j表示第j个光电二极管，γj表示第j条接收支路的增益因子，xi表示各光电二极管支路的合并系数，由各光电二极管支路的snr计算得到。nr,j,i表示第i个用户信号从发送端至第j条接收支路传输过程中叠加的高斯白噪声。
30、可选地，所述步骤s5具体包括：
31、使用volterra均衡器补偿可见光通信的低通信道特性，均衡器输出信号为：
32、 （6）
33、其中ln为volterra均衡器线性部分参数长度，nln为volterra均衡器非线性部分参数长度，θ1(n)为一阶volterra核，θ2(n1,n2)为二阶核，m1、m2、m3代表离散时间延迟因子。
34、可选地，所述步骤s5还包括：
35、对均衡后信号进行基于信号质量跟踪的无串行干扰消除判决，逻辑如下：
36、步骤101：根据低速信号、高速信号上采样倍率和对应均衡器的输出信号，计算发送序列周期内低速信号、高速信号的平均判决门限；
37、步骤102：计算低速信号、高速信号在符号周期内判决门限，对当前符号进行动态判决，并跟踪判决门限；
38、步骤103：重复步骤102至跟踪判决完毕。
39、可选地，所述步骤s6具体包括：
40、获取接收端各光电二极管支路的接收光功率比，其中，各光电二极管支路接收的高速信号、低速信号的接收光功率比表示为：
41、 （7）
42、其中，ropri,j表示第i个用户第j个光电二极管支路的接收光功率比。pr,i,1表示水平光电二极管接收到的第i个用户的光功率，pr,i,j表示编号为j的光电二极管接收到的第i个用户的光功率。
43、在led与联合接收机平面的相对高度h已知的条件下，结合联合接收机中四个倾斜光电二极管与水平光电二极管的倾斜角度α，推导得到发送端与接收端的相对位置：
44、 （8）...
【技术保护点】
1.一种基于基带NOMA的可见光通信定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的可见光通信定位方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
3.根据权利要求1所述的可见光通信定位方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
4.根据权利要求3所述的可见光通信定位方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
5.根据权利要求4所述的可见光通信定位方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
6.根据权利要求5所述的可见光通信定位方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：
7.根据权利要求6所述的可见光通信定位方法，其特征在于，所述步骤S5还包括：
8.根据权利要求7所述的可见光通信定位方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括：
9.一种基于基带NOMA的可见光通信定位系统，所述可见光通信定位系统用于实现如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述可见光通信定位系统包括：信号发生器、上采样模块、编码模块、SRRC成型滤波器模块、加法器、偏置器、联合接收机、SRRC匹配滤波器模块、最大
10.根据权利要求9所述的可见光通信定位系统，其特征在于，所述联合接收机包括一个水平光电二极管和四个倾斜光电二极管，四个所述倾斜光电二极管围绕所述水平光电二极管设置，并且与所述水平光电二极管呈同样的倾斜角度。
...【技术特征摘要】
1.一种基于基带noma的可见光通信定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的可见光通信定位方法，其特征在于，所述步骤s1具体包括：
3.根据权利要求1所述的可见光通信定位方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括：
4.根据权利要求3所述的可见光通信定位方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括：
5.根据权利要求4所述的可见光通信定位方法，其特征在于，所述步骤s4具体包括：
6.根据权利要求5所述的可见光通信定位方法，其特征在于，所述步骤s5具体包括：
7.根据权利要求6所述的可见光通信定位方法，其特征在于，所述步骤s5还包括：
8.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：金建力，尚千龙，王建萍，陈丹阳，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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