[發明專利]一種可見光通信非正交多址系統預編碼矩陣優化方法

有效

• 申請號: 201710240072.7
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN107070517B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 沈弘;吳艷飛;趙春明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B7/0426
• 分類號: H04B7/0426;H04B7/0456;H04B10/116
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王安琪

本發明公開了一種可見光通信非正交多址系統預編碼矩陣優化方法，本發明在保證光通信的發射信號滿足正實數約束與服務質量的前提下，以最大化和速率為目標，對個用戶功率進行分配，成功的提高了通信性能；將NOMA技術用于可見光通信多用戶多輸入單輸出(MISO)系統，與實際場景相符，使算法更具實用性。

技術領域

本發明涉及無線光通信技術領域，尤其是一種可見光通信非正交多址系統預編碼矩陣優化方法。

背景技術

可見光通信(VLC)系統是最具潛力的下一代高速無線通信系統之一，典型的VLC系統采用LED作為發射端。LED不僅具有低功耗、節能、環保等優點，也擁有切換快、靈敏度高和調制性能好等特點。

在無線通信中有很多關于多址技術優化問題的研究。在射頻通信中，正交多址系統的研究已經相當成熟。常見的多址系統設計問題，一般會考慮系統的譜效率、可靠性和服務質量等問題。

近年來，非正交多址(NOMA)作為可能應用于第五代移動通信的新型多址技術，受到了越來越多的關注。與正交多址(OMA)技術相比，NOMA的關鍵優勢在于對功率域資源進行了復用。具體來說，在時隙、頻率、碼字均相同時，系統在發射端通過疊加編碼(SC)技術將不同用戶的信息發射出去，接收端通過連續干擾抵消(SIC)技術可以根據發射功率的不同，將疊加的用戶信息分離出來，完成多址接入。由于NOMA是功率域的多址技術，功率分配算法是影響系統性能的關鍵所在。對多用戶多輸入單輸出(MISO)系統來說，預編碼矩陣的設計方法將極大地影響系統性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種可見光通信非正交多址系統預編碼矩陣優化方法，能夠在發射信號滿足正實數約束且系統滿足服務質量的條件下，優化系統的預編碼矩陣，使傳輸的和速率最大。

為解決上述技術問題，本發明提供一種可見光通信非正交多址系統預編碼矩陣優化方法，包括如下步驟：

(1)針對多用戶MISO可見光通信系統的下行鏈路，求解出其和速率如下式：

其中，R_nk(W)為第n個用戶檢測第k個傳輸信息的速率，W為M×N預編碼矩陣且為待優化變量，w_n為W的第n個列向量；M為LED燈組數；N為用戶數；h_n為發射端LED到第n個用戶的信道響應向量；a^T表示向量a的轉置；為噪聲方差；

(2)使得系統通信的和速率最大，建立優化模型如下式：

(3)可見光通信的發射信號滿足正實數約束且系統需滿足服務質量約束，變量W需滿足下列約束條件：

|w₁|+|w₂|+…+|w_N|≤I_DC1_M

R_nk(W)≥R_th,1≤k≤n≤N

其中，W為M×N預編碼矩陣且為待優化變量，w_n為W的第n個列向量；M為LED燈組數；N為用戶數；R_nk(W)為第n個用戶檢測第k個傳輸信息的速率，h_n為發射端LED到第n個用戶的信道響應向量；a^T表示向量a的轉置；為噪聲方差；I_DC為發射端LED的直流偏置；1_M為全一的M維列向量；R_th為各用戶保證系統正常工作的最小速率；

(4)求解出優化模型的最優解。