一种基于多脉冲位置的可见光通信色移键控调制方法与流程

技术特征：

1.一种基于多脉冲位置的可见光通信色移键控调制方法，采用三色灯作为发射端和三个带有滤光片的光电检测器作为接收端来传输数据，其特征在于，具体调制发射步骤包括：

(1)对发射信号X(t)进行编码：所述发射信号X(t)包括色移键控的比特数及三色灯中多脉冲位置组合调制的比特数，通过所述色移键控调制的比特数在1931CIE色度空间上的坐标和三色灯各自的颜色带在1931CIE色度空间上的坐标，来确定三色灯的发射功率强度，具体步骤包括：

A、获取所述色移键控调制的比特数在1931CIE色度空间上的坐标(x_p,y_p)，获取三色灯各自的颜色带在1931CIE色度空间上的坐标(x_i,y_i)，(x_j,y_j)和(x_k,y_k)；

B、通过式(Ⅰ)确定三色灯的发射功率强度P_it,P_jt,P_kt：

$\left[\begin{array}{c}{P}_{it}\\ P_{jt}\\ P_{kt}\end{array}\right]={\left[\begin{array}{ccc}{x}_i& x_j& x_k\\ y_i& y_j& y_k\\ 1& 1& 1\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}{x}_p\\ y_p\\ 1\end{array}\right]---\left(I\right);$

C、符号周期T_s分为m个时隙T_p，每种色灯均从m个时隙中选择n个时隙，发送一个符号周期内色移键控的强度，红色灯则有种选择，绿色灯则有种选择，蓝色灯则有种选择，三色灯在一个符号周期内则有种选择，即传输额外个比特数；

D、将人为的伪噪声PN加入到未发射光信号的灯上，确定时隙脉冲组合：对所有可能的时隙脉冲组合进行编码，得到的每一个编码对应一组比特数；根据比特数求取相应的X(t)，X(t)为3行、m列的矩阵，3行代表三色灯，m列代表m个时隙，矩阵中各个矩阵位置的数值通过以下方法确定：某种灯对应的未选择的(m-n)个时隙的矩阵位置的数值为0，对应的选择的n个时隙的矩阵位置数值为发射光信号的强度，该值通过步骤B确定，所述发射光信号的强度的值为0时，该值替换为伪噪声PN；

(2)发射端发出发射信号X(t)；

(3)经过离散自由光信道，通过三色灯各自的滤光片，由光电检测器检测接收到的三色灯的发射功率，得到Y(t)；

(4)对于步骤(3)求取的Y(t)的每个元素值进行最大似然估计算法判决：设有阈值a和阈值b，a＝0.005，b＝0.01，当Y(t)的元素值小于等于a时，则判为噪声；当Y(t)的元素值大于a且小于等于b时，则该元素值判决为伪噪声PN，该元素所在列为伪噪声PN标识位，标出该灯所用的时隙脉冲位置组合；当Y(t)的元素值大于b时，则该元素值为该灯所发射的功率；当Y(t)的所有元素值判断完毕后，即得到发射信号X(t)的估计值

(5)由估计值提取出估计值中三行非0元素是三色灯的发射强度的估计值，即：估计值中非0元素所在的列即对应m个时隙脉冲位置；

(6)根据得到色移健控的比特数在1931CIE色度空间的坐标估计值

(7)根据步骤(1)的逆过程，经过多脉冲位置解码、色移键控解码，得到输出数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于多脉冲位置的可见光通信色移键控调制方法，其特征在于，所述步骤(3)，通过式(Ⅱ)求取Y(t)：

$Y\left(t\right)=H\left(t\right)\⊗X\left(t\right)+N---\left(II\right)$

式(Ⅱ)中，信道H(t)是一个三乘三的矩阵，h_ij(t)是第j个发射机与第i个接收机之间的信道增益；

N是指独立分布噪声。

3.根据权利要求2所述的一种基于多脉冲位置的可见光通信色移键控调制方法，其特征在于，所述信道H(t)的元素值H的求取公式如式(Ⅲ)所示：

$H=\frac{(l+1)A_{dt}}{2{{\mathrm{\πd}}_{tr}}^2}{\cos }^l\left(\mathrm{\β}\right)cos\left(\mathrm{\α}\right)T\left(\mathrm{\α}\right)G\left(\mathrm{\α}\right)rect\left(\frac{\mathrm{\α}}{{\mathrm{\Φ}}_c}\right)---\left(III\right)$

式(Ⅲ)中，l为朗伯系数，α为光入射角，β为光辐射角，A_dt为光电检测器的面积，d_tr为发射机与接收机之间的距离，T(α)为光滤波器的增益，G(α)为聚光器增益，c为反射率，Φ_c为接收器的视场角；

$rect\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& \left|x\right|\≤1\\ 0& \left|x\right|\>1\end{array}\right.,$

$G\left(\mathrm{\α}\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{c^2}{{\sin }^2\left({\mathrm{\Ψ}}_c\right)}& 0\≤\mathrm{\α}\≤{\mathrm{\Φ}}_c\\ 0& \mathrm{\α}\>{\mathrm{\Φ}}_c\end{array}\right..$

4.根据权利要求1所述的一种基于多脉冲位置的可见光通信色移键控调制方法，其特征在于，所述步骤(6)，通过式(Ⅳ)求取色移健控的比特数在1931CIE色度空间的坐标估计值

$\left[\begin{array}{c}\hat{x}\\ \hat{y}\\ 1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}{x}_i& x_j& x_k\\ y_i& y_j& y_k\\ 1& 1& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\hat{P}}_{ir}\\ {\hat{P}}_{jr}\\ {\hat{P}}_{kr}\end{array}\right]---\left(IV\right).$