[發明專利]多色可見光通信中濾光片參數的魯棒性聯合優化方法

有效

• 申請號: 201710071244.2
• 申請日: 2017-02-09
• 公開（公告）號: CN106941375B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 梁霄;葛鵬飛;王家恒;趙春明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H04B10/60
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種多色可見光通信中濾光片參數的魯棒性聯合優化方法，包括以下步驟：S1：利用光譜儀測量各單色光的光譜曲線，用He模型對光譜曲線進行擬合，得到光譜的擬合函數；S2：確定待優化的濾光片參數；S3：接收機采用LMMSE檢測方法，推導出檢測的均方誤差；S4：統計出用戶在房間分布位置的概率信息，得到接收端光線入射角度的概率密度函數；S5：用入射角度的概率密度函數對檢測的均方誤差進行加權，得到角度平均下的平均均方誤差；S6：用兩層迭代算法聯合求解各色濾光片參數的最優值。本發明能夠得到各色濾光片聯合優化的最優解，降低了各色光之間的交叉干擾，而且在光線偏轉一定角度后，接收機仍然能夠正常工作。

技術領域

本發明涉及多色可見光通信領域，特別是涉及多色可見光通信中濾光片參數的魯棒性聯合優化方法。

背景技術

隨著科技的發展，無線頻譜資源越來越緊缺。近年來，可見光通信作為射頻無線通信的一個補充，成為通信領域研究的熱點。但是可見光無線通信與射頻無線通信相比，穿透性較差，容易受到物體的阻擋，所以可見光無線通信系統可以作為射頻無線通信的最后20米接入，適用于室內通信，以及其他一些近距離通信。

可見光通信中的多色光系統采用了多色光混合成白光的方法，相對于單色光系統而言，能夠大幅度提升通信容量和通信速率，受到了越來越多的研究。測試研究表明，發送端的LED光譜形狀類似于高斯函數，由于各色光譜展開的較寬，各色光之間存在著交疊的現象，從而引起了子信道的交叉干擾。在接收端，為了使各色光之間的交叉干擾盡可能小，對濾光片參數的優化是避免交叉干擾的一種途徑。

在優化濾光片參數時，可以分別對每一路子信道進行單獨優化，也可以各路在一起進行聯合優化。單獨優化是以每一路子信道的性能為目標分別進行優化，得到的濾光片參數僅僅使每一路達到最優，但這種做法對于整體而言，可能僅僅是個次優解；而聯合優化是以整體的性能為目標，和單獨優化相比，可以獲得整體最優的濾光片。

另外，實際采用的濾光片一般是干涉濾光片，這種干涉濾光片的通帶范圍會隨著光線入射角度而改變。設垂直入射時濾光片通帶中心波長為λ₀，入射角度為θ時通帶的中心波長為λ(θ)，它們之間的數學關系為：

其中，n₀是空氣的折射系數，n_eff是濾光片的等效折射系數。

在可見光通信的場景中，接收機有可能處于偏轉角度的工作狀態，當偏轉的角度較大時，濾光片的通帶可能已經偏離了正常的工作范圍，此時接收機的性能會大大降低，甚至無法正常工作。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種能夠解決現有技術中存在的缺陷的多色可見光通信中濾光片參數的魯棒性聯合優化方法。

技術方案：為達到此目的，本發明采用以下技術方案：

本發明所述的多色可見光通信中濾光片參數的魯棒性聯合優化方法，包括以下步驟：

S1：利用光譜儀測量各單色光的光譜曲線，用He模型對光譜曲線進行擬合，得到光譜的擬合函數；

S2：確定待優化的濾光片參數；

S3：接收機采用LMMSE檢測方法，推導出檢測的均方誤差；

S4：統計出用戶在房間分布位置的概率信息，得到接收端光線入射角度的概率密度函數；

S5：用入射角度的概率密度函數對檢測的均方誤差進行加權，得到角度平均下的平均均方誤差；

S6：用兩層迭代算法聯合求解各色濾光片參數的最優值。

進一步，所述步驟S1中的He模型如式(1)所示：