[發明專利]室內可見光通信系統中基于收斂狀態的變步長均衡方案

有效

• 申請號: 201710396921.8
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107231194B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 陳健;高寧;由驍迪;曹萍
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H04B10/69
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 姜慧勤

本發明公開了室內可見光通信系統中基于收斂狀態的變步長均衡方案，在室內可見光通信系統的接收端，通過比較MSE的小區間斜率和CST的相對大小，識別LMS算法的收斂狀態，未收斂狀態時使用較大步長因子，收斂狀態時使用較小步長因子，然后通過LMS迭代算法更新均衡器抽頭系數向量，從而可以加快LMS算法的收斂速度，提高LMS算法的精確度。本發明克服現有的均衡方案下變步長LMS算法收斂速度慢和噪聲影響收斂精度的問題，進一步提高了算法的收斂速度，在信噪比較低時也可以保證收斂精確度。在實際應用中，尤其是接收端信噪比較低的情況下具有重要意義。

技術領域

本發明涉及室內可見光通信系統中基于收斂狀態的變步長均衡方案，具體涉及室內可見光通信系統接收端均衡器的基于收斂狀態的變步長均衡方案，屬于可見光通信技術領域。

背景技術

可見光通信由于其綠色環保、無需頻譜認證、傳輸速率高等優點引起了全球范圍的研究熱潮。然而可見光通信室內傳輸環境存在多徑效應，一方面因為室內通常安放多個距離接收機不同的光源，另一方面因為接收端收到的光信號中會包含直射和反射分量，從而產生碼元波形畸變、展寬、拖尾，當系統傳輸速率較高時，信號之間相互干擾嚴重，造成碼間串擾。為了降低由此造成的誤碼率，必須采用相應的技術來消除碼間干擾，均衡技術是消除碼間干擾的有效技術手段。均衡器根據是否需要訓練序列分為自適應均衡器和盲均衡器，自適應均衡器在發送用戶數據前需要預先發送一段訓練序列，這會占用信道的帶寬，增加傳輸的開銷。盲均衡技術不使用訓練序列，僅利用所接收到的信號對信道進行均衡，從而可以獲得有效的帶寬利用率。

最小均方(Least Mean Square，LMS)算法實現簡單，計算量小，是室內可見光通信系統中使用最廣泛的自適應均衡算法。在LMS算法中存在兩種狀態，未收斂狀態和收斂狀態，在初次通信或者信道突變時LMS算法一般處于未收斂狀態，在此狀態下均衡器抽頭系數向量變化較大，均方誤差(Mean Square Error，MSE)逐漸減小，經過一定的迭代次數后算法會進入收斂狀態，此時均衡器抽頭系數向量變化較小，MSE趨于穩定。LMS算法的收斂性能受到步長因子的影響，當使用較大步長因子時，算法的收斂速度快，但是收斂后的精確度低；當使用較小步長因子時，算法的收斂速度慢，但是收斂后的精確度高。為優化LMS算法，可以采用變步長方案。現有的變步長LMS算法大多是以MSE的值為自變量，以某一個S型曲線為基礎，通過線性變換建立MSE值和步長之間的一個正比例函數，來實現步長隨MSE的變化。但是，這種變步長算法存在兩個缺點：其一，在收斂的過程中步長因子逐漸減小，使得下降曲線彎曲不夠陡峭，也就是不能實現最快收斂；其二，當信噪比較小時，MSE會一直保持較大的值，所以步長因子也一直保持較大的值，造成算法收斂后的精確度低的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供室內可見光通信系統中基于收斂狀態的變步長均衡方案，克服現有的變步長均衡方案下LMS算法收斂速度慢和噪聲影響收斂精度的問題，加快算法的收斂速度，在信噪比較低時也可以使用較小步長因子，提高收斂精確度。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

室內可見光通信系統中基于收斂狀態的變步長均衡方案，包括如下步驟：

步驟1，對可見光通信系統的接收端進行初始化，包括初始化均衡器抽頭系數向量、步長因子、收斂斜率閾值、平滑系數、區間長度；發射端光源依次向接收端發送訓練序列中的碼元；

步驟2，計算第i個碼元的均方誤差，并對均方誤差進行平滑，得到平滑后的均方誤差并存儲；

步驟3，利用初始化步長因子更新第1至第N個碼元對應的均衡器抽頭系數向量；