怒)=「細扣…容… _《21 <§22 §2M _
[0044] 待优化欧式距离获取单元，用于基于所述角度旋转后的信号星座空间矩阵结合所 述特征参数矩阵A，获取接收端任意两个星座点之间的待优化欧式距离，其表达式为
[0045]城=Wg化-))2 + 化(輪-各2/F，其中，1 非< 1 含 M;
[0046] 优化分布单元，用于在所述信道特征参数Ai、A2和梦的不同取值范围下，结合非负 性约束条件对所述待优化欧式距离进行处理，获得不同情况下对应的信号星座优化分布。
[0047] 优选的，所述优化分布单元，包括：
[004引参数转换模块，用于当所述信道特征参数、含A2>0， 时，对所述待优化 欧式距离鴻二知(各化-氣J2 + (文2(輪-紀满进行参数转换，得到星座点
*星座点
，其中，akie[-3T，JT]，l <k<l <M;
[0049] 星座点统一模块，用于将所述信号星座中的所有星座点用gi表示，得到
，其中，k' =2，...，M;
[0050] 第一非负性约束条件获取模块，用于基于所述信号星座中的星座点，得到当前所 fVg, >0 述可见光通信系统的第一非负性约束条件为^，了 ，其中，k/=2,…，M;
[Vgi >-VF,,
[0051] 光发送总功率约束条件获取模块，用于基于所述信号星座中的星座点坐标，得到 当前所述可见光通信系统的光发送总功率约束条件为，其中， 12表不长度为2的全1列矢量；
[0052] 第一优化欧式距离获取模块，用于在所述第一非负性约束条件下，依据所述信号 星座中的所有星座点，获取接收端任意两个星座点之间的第一优化欧式距离 巧,/ =鸿1 +蜡一2化1化COS(a" - C%)，其中，2非< 1含M;
[0053] 第一优化分布模块，用于基于所述第一优化欧式距离端=地+成_2化'1化備(斬 确定所述可见光通信系统中信道特征参数、含A2>0，
时的信号星座优化分布。
[0054] 优选的，所述优化分布单元，包括：
[00巧]第一简化单元，用于当所述信道特征参数Ai>A2 = 〇，
时，对所述待优 化欧式距离1? = W各化-各"))2 +(4(Sm.-容―"货进行简化，得到巧=Wg,* -抓))2 ;
[0056] 星座点确认模块，用于使筑1二思^^{容化}，对所述/?二扣細进行 解析，得到所述信号星座中的其他星座点
其中，k/ = 2，…，M;
[0057] 第二非负性约束条件获取模块，用于，基于所述信号星座中的星座点
氣1二min {斯,J'， 和初始非负性约束条件，得到当前所述可见光通信系 \<k<M > O 统的第二非负性约束条件为It ~ ，免= I細-含-各Wr触W
[0058] 第二优化欧式距离获取模块，用于在所述第二非负性约束条件下，获取依据所述 信号星座中的星座点島1 和
，获取接收端任意两个星座点之 M 间的第二优化欧式距离乙化1《->^晦11 +4.毎谢，其中，k ' = 2，...，M， k'-2
[0059] 第二优化分布模块，用于基于所述第二优化欧式距离;i；化.<-<VWg'ii +iiC WW， k' 1' 确定所述可见光通信系统中信道特征参数、>^2 = 0:
时的信号星座优化分布。
[0060] 优选的，所述优化分布单元，包括：
[0061] 第二简化单元，用于当所述信道特征参数、>A2 = 0，
时，对所述待优 化欧式距离/?二(乂1 (容化_容1/+ (乂2 fe]* -把/ ))2进行简化，得到砖=-各,/F ;
[0062] 星座点确认模块，用于使各11 = ，对所述1^二-&/^2进行 解析，得到所述信号星座中的其他星座点
，其中，k/=2,…，M;
[0063] 第=非负性约束条件获取模块，用于基于所述信号星座中的星座点 各U = ^*1，
-郝初始非负性约束条件，得到当前所述可见光通信系 统的第S非负性约束条件为J容"，表二 1容2*名容1&[0峰
[0064] 第=优化欧式距离获取模块，用于在所述第=非负性约束条件下，获取依据所述 信号星座中的星座点各" = {容巧
?，获取接收端任意两个星座点之 M 间的第；优化欧式距离Xa,1含4义,戶/ Sin口，其中，k ' = 2，…，M， F-.2.
[0065] 第S优化分布模块，用于基于所述第S优化欧式距离I/Vi 咕i + ^ R si"口，确 来一 定所述可见光通信系统中信道特征参数
时的信号星座优化分布。
[0066] -种可见光通信系统，包括上述所述的可见光通信信号星座设计装置。
[0067] 本申请实施例公开了一种可见光通信信号星座设计方法、装置及系统。本申请主 要用于室内可见光通信系统，基于朗伯福射模型创建的可见光通信系统的通信模型W及信 号空间矩阵，并确定信号星座的光发送总功率;基于该通信模型发送训练序列估计信道矩 阵，再通过对信道矩阵进行奇异值分解得到信道特征参数矩阵A和V，进一步获得信道特征 参数、八2和拜，其中，特征参数矩阵V的影响体现在将信号星座点进行角度旋转，基于角度 旋转后的信号星座空间矩阵结合特征参数矩阵A，获取接收端任意两个星座点之间的待优 化欧式距离，在信道特征参数和特的不同取值范围下，结合非负性约束条件对待优化 欧式距离进行处理，获取不同情况下所对应的信号星座优化分布，从而实现最优的可见光 通信系统的通信性能。
【附图说明】
[0068] 为了更清楚地说明本申请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 申请的实施例，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W根据 提供的附图获得其他的附图。
[0069] 图1为本申请实施例一公开的一种可见光通信信号星座设计方法的流程图；
[0070] 图2为本申请实施例一公开的一种光通信系统的结构示意框图；
[0071] 图3为本申请实施例二公开的一种可见光通信信号星座设计方法的流程图；
[0072] 图4为本申请实施例=公开的一种可见光通信信号星座设计方法的流程图；
[0073] 图5为本申请实施例四公开的一种可见光通信信号星座设计装置的结构示意框 图。
【具体实施方式】
[0074] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本申请保护的范围。
[0075] 由【背景技术】可知，因现有技术中可见光通信信号仍采用传统无线电领域的脉冲幅 度调制方式(Pulse Ampl;Uude Modulation，PAM)，则因为LED的单项导电性，导致可见光通 信信号必须满足非负性要求。但是在现有技术中，人们只是通过对PAM信号进行直流偏置的 叠加，来使光通信信号满足非负性的要求，然而采用运种方式其功率效率非常低下，从而无 法最优化的实现系统通信性能。因此，本申请公开了一种可见光通信信号星座设计方案，利 用室内可见光通信信道近似符合朗伯福射模型的特点，在已知信道状态信息（信道特征参 数)的条件下，依照信道条件对发送信号功率进行有效分配，在光发送总功率一定的约束条 件下，根据系统状态或信道特征参数自动对信号星座的最优分布，即选择或实时调整最优 的信号星座适应信道，从而实现最优的光通信系统的通信性能。
[0076] 假设信息空间由M个符号构成，则在多灯源布局的条件下，对于每个符号，可W用 不同的灯源发光组合来表示它。例如，W2盏灯传输"0"、"r两个符号为例，可W用（1,0)? 表示符号"r。其中，1意味着第一盏灯发出强度为1的光，0表示第二盏灯不发光。同样，对于 符号"0"，可W采用诸如(〇，1)\(〇,〇)了或（1，1)了来表示。参照运种表示方法，一个符号对应 着一个多维矢量。如果将运些矢量在多维坐标轴上标识出来，就可W获得本申请实施例中 所提到的信号星座。基于此，本申请实施例所公开的可见光通信信号星座设计方案，具体通 过W下实施例进行详细说明。
[0077] 实施例一
[0078] 如图1所示为本申请实施例一公开的一种可见光通信信号星座设计方法的流程 图，该设计方法适用于光通信系统，尤其是室内光通信系统，在本申请实施例中W图2示出 的拥有Nt个灯源和Nr个接收端的室内可见光通信系统为例，该设计方法主要包括W下步骤：
[0079] 步骤SlOl，依据朗伯福射模型，可见光通信系统的通信模型和信号空间矩阵，确定 信号星座的光发送总功率约束条件；
[0080] 在步骤SlOl中，基于本申请实施例提出的2XNr的光通信系统的结构下通信模型 如公式(3)所示：
[0081 ] y = Hx+n (3)
[0082] 其中，y为接收信号矢量，H为信道矩阵，X =…，为发送信号矢量，n 为零均值、协方差矩阵为的加性高斯白噪声矢量，Nt为所述可见光通信系统的灯源 个数和Nr为所述可见光通信系统的接收端个数；
[0083] 信号空间矩阵可W标记为公式(4):
C4)
[008引其中，M的取值为大于2的正整数，中间列第i列矢量Si表示第i个符号；
[0086]光发送总功率约束条件如公式(5)所示：
C5)
[0088]其中，sji>0，l < i <M，1 < j <Nt;
[0089] 在大信噪比的条件下，通信系统的误码性能主要取决于该接收信号星座点之间的 欧式距离化UClid