术人员能够实现或使用本发明。 对运些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可W在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的运些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
【主权项】
1. 一种可见光通信信号星座设计方法，其特征在于，适用于可见光通信系统，包括： 依据朗伯福射模型，可见光通信系统的通信模型y = Hx + n和信号空间矩阵确定信号星座的光发送总功率约束条件为其中，y为接收信号矢量，Η为信道矩阵：为发送信号矢量，η为零 均值、协方差矩阵为Ct2Iw^勺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，Μ的取值为大于2的正整数，含0，1含i含M，1 < j<Nt； 基于所述通信模型发送训练序列估计所述可见光通信系统的信道矩阵Η; 对所述信道矩阵Η进行奇异值分解H=UAVT，获取信道的特征参数矩阵Λ和V，其中，八 = diag{Ai ,入2}，入1 >入2 > 0且入1辛0，，入1、入2和梦为所 述信道特征参数，由所述特征参数矩阵V的角度旋转效果可知信号星座点的可行域从第一 象限旋转至第一和第二象限之间，获得角度旋转后的信号星座空间矩阵为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= U(各-新/))] +.(义J'斬A ， 其中，l<k<l<M; 在所述信道特征参数λι、λ2和巧的不同取值范围下，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。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述信道特征参数λι、λ2和祭的不同取值 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，包括： 当所述信道特征参数λ? ^ λ2>0 :时，对所述待优化欧式距离进行参数转换，得到星座点， 星座点，其中，日 kie[-3i，3i]，l<k<l<M; 将所述信号星座中的所有星座点用gi表示，得質其中，k' =2，...，M; 基于所述信号星座中的星座点，得到当前所述可见光通信系统的第一非负性约束条件 为其中，k'=2,…，M; 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表示长度为2的全1列矢量； 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，其 中，2<k' <1 <M; 基于所述第一优化欧式距离确定所述 可见光通信系统中信道特征参数λι含λ2>0，I寸的信号星座优化分布。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述信道特征参数λι、λ2和舞的不同取值 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，包括： 当所述信道特征参数λι>λ2 = 0，时，对所述待优化欧式距离巧爵到所述信号星座中的星座点其中，k' =2，...，Μ; 基于所述信号星座中的星座点日初始非负性约束条 件，得到当前所述可见光通信系统的第二非负性约束条件关在所述第二非负性约束条件下，依据所述信号星座中的星座点和，获取接收端任意两个星座点之间的第二优化欧式距离基于所述第二优化欧式距P确定所述可见光通信系统 中信道特征参数λ? > λ2 = 0I寸的信号星座优化分布。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述信道特征参数λι、λ2和舞的不同取值 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，包括： 当所述信道特征参数λι>λ2 = 0，I寸，对所述待优化欧式距离使进行解析，得到所述信号星座中 的其他星座点其中，=2,…，Μ; 基于所述信号星座中的星座点和初始非负性约束 条件，得到当前所述可见光通信系统的第Ξ非负性约束条件为在所述第Ξ非负性约束条件下，获取依据所述信号星座中的星座点和获取接收端任意两个星座点之间的第Ξ优化欧式距离其中，k' =2，...，M，基于所述第Ξ优化欧式距离确定所述可见光通信系统 中信道特征参数λ?>λ2 = ο，时的信号星座优化分布。5. -种可见光通信信号星座设计装置，其特征在于，适用于可见光通信系统，包括： 光发送总功率约束条件确定单元，用于依据朗伯福射模型，可见光通信系统的通信模 型y =化+η和信号空间矩阵确定信号星座的光发送总功率 约束条件戈其中，y为接收信号矢量，Η为信道矩阵，为发送信号矢量，η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，Μ的取值为大于2的正整数，含0，1含i含M，1 < j<Nt； 信道矩阵获取单元，用于基于所述通信模型发送训练序列估计所述可见光通信系统的 信道矩阵H; 分解单元，用于对所述信道矩阵Η进行奇异值分解H = U Λ yT，获取信道的特征参数矩阵 八和V，其中，Λ =扣曰邑{入1，入2}，入1>入2>0且入1辛0λ?、λ2和梦为所述信道特征参数，由所述特征参数矩阵V的角度旋转效果可知信号星座点可 行域从第一象限旋转至第一和第二象限之间，获得角度旋转后的信号星座空间矩阵为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，其表达式为其中，1 <k<l <M; 优化分布单元，用于在所述信道特征参数λ?、λ2和r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。6. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述优化分布单元，包括： 参数转换模块，用于当所述信道特征参数λι含λ2>0，时，对所述待优化欧 式距离进行参数转换，得到星座点I其中，akie[-JT,Ji]，l <k<l <M; 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; 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，得到当前所述可 见光通信系统的第一非负性约束条件为其中，k/=2,…，M; 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 示长度为2的全1列矢量； 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其中，2<k'<l<M; 第一优化分布模块，用于基于所述第一优化欧式距离端=媒+巧-21?? -嘶)， 确定所述可见光通信系统中信道特征参数λι含λ2>0，t的信号星座优化分布。7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述优化分布单元，包括： 第一简化单元，用于当所述信道特征参数λι>λ2 = 0，时，对所述待优化欧 式距离进行简化，得到巧二(4筑r-拓,,F ; 星座点确认模块，用于巧圧行解析， 得到所述信号星座中的其他星座点，其中，k/ =2,…，M; 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和初始非负性约束条件，得到当前所述可见光通信系 统的第二非负性约束条件为足=1，· -·，Μ ; 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 星座中的星座点获取接收端任意两个星座点之间的 第二优化欧式距离第二优化分布模块，用于基于所述第二优化欧式距焉确定所述可见光通信系统中信道特征参数λ?>λ2 = 0寸的信号星座优化分布。8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述优化分布单元，包括： 第二简化单元，用于当所述信道特征参数λι>λ2 = 0对所述待优化欧 式距离a行简化，得到公?=(Λ (各化-姑货； 星座点确认模块，用于使进行解析， 得到所述信号星座中的其他星座点其中，= 2，…，Μ; 第Ξ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和初始非负性约束条件，得到当前所述可见光通信系 统的第Ξ非负性约束条件为第Ξ优化欧式距离获取模块，用于在所述第Ξ非负性约束条件下，获取依据所述信号 星座中的星座点，获取接收端任意两个星座点之间的 第Ξ优化欧式距离第Ξ优化分布模块，用于基于所述第Ξ优化欧式距离， 确定所述可见光通信系统中信道特征参数λι>λ2 = 0，时的信号星座优化分 布。9.一种可见光通信系统，其特征在于，包括权利要求5~8中任意一项所述的可见光通 信信号星座设计装置。
【专利摘要】本申请公开了一种可见光通信信号星座设计方法、装置及系统，基于朗伯辐射模型创建的可见光通信系统的通信模型及信号空间矩阵，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Λ和V，其中，信道特征参数矩阵V的影响体现在将信号星座点进行角度旋转，进一步获得信道特征参数λ1、λ2和基于角度旋转后的信号星座空间矩阵结合特征参数矩阵Λ，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λ1、λ2和的不同取值范围下，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。
【IPC分类】H04B10/516, H04B10/50, H04B10/564, H04B10/116
【公开号】CN105553554
【申请号】CN201610053284
【发明人】张剑, 蔡恒斌, 朱义君, 于宏毅, 邬江兴, 温建华, 田忠骏, 仵国锋, 汪涛, 胡赟鹏
【申请人】中国人民解放军信息工程大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月25日