[發明專利]用于可見光通信系統的聯合顏色與強度移位鍵控調制方法

有效

• 申請號: 201710546938.7
• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號: CN107342823B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 江明;陳文俊;李正鵬
• 申請（專利權）人: 廣東順德中山大學卡內基梅隆大學國際聯合研究院;中山大學
• 主分類號: H04B10/516
• 分類號: H04B10/516;H04B10/54;H04B10/50;H04B10/69;H04B10/116
• 代理公司: 44102 廣州粵高專利商標代理有限公司
• 代理人: 林麗明

1.用于可見光通信系統的聯合顏色與強度移位鍵控調制方法，其特征在于：結合NZL-PAM調制與CSK調制兩種技術，其具體包括以下步驟：

S1.在每個符號周期內，將輸入的信息比特分成兩路二進制數據，一路為PAM二進制數據，包含N_PAM＝log₂M個比特；另一路為CSK二進制數據，包含N_CSK＝log₂K個比特，其中M、K分別代表使用的PAM和CSK調制階數，且M≥2，K≥8；

S2.對N_PAM比特的PAM二進制數據進行NZL-PAM調制，使之映射為PAM幅值的級別，從而決定發射光源的瞬時光強L_m，m＝1,2,3，...，M；

S3.對N_CSK比特的CSK二進制數據進行CSK調制，CSK二進制數據經過顏色編碼映射為色度坐標(x_p,y_p)，然后基于色度坐標(x_p,y_p)實現顏色到光強p＝[p_i,p_j,p_k]^T的變換；

S4.令s＝[s_i,s_j,s_k]^T＝L_mp，s為經過NZL-PAM調制與CSK調制的符號；

S5.將s＝[s_i,s_j,s_k]^T進行數模轉換后形成電流信號并通過電光轉換形成并控制LED對應的三個顏色的光強；然后s＝[s_i,s_j,s_k]^T通過光域信道傳輸至接收機；

S6.接收機接收到相應的光信號后，從光信號中分離出三色成分，并將其轉變回對應的電流形式，得到輸出符號，對輸出符號進行模數轉換后再進行信號解調，完成符號的解調與判決；

S7.對判決輸出得到的符號進行逆映射，得到原始數據比特的估計值。

2.根據權利要求1所述的可見光通信系統的聯合顏色與強度移位鍵控調制方法，其特征在于：所述步驟S6采用聯合最大似然解調法對輸出符號進行信號解調，具體如下：

其中，r為接收端的接收光強度，H為光域信道增益矩陣，其對角線上元素表示對應波段的信道增益，其他元素表示各波段之間的干擾系數，為輸出符號的星座圖全集，||·||表示向量取模運算，s^(ξ)表示接收機已知的輸出符號星座圖全集中的第ξ個符號。

3.根據權利要求1所述的可見光通信系統的聯合顏色與強度移位鍵控調制方法，其特征在于：所述步驟S3實現顏色到光強的變換的具體過程如下：

其中，(x_i,y_i)，(x_j,y_j)和(x_k,y_k)表示色度域中三基色光源波長對應的色度坐標。

4.根據權利要求1所述的用于可見光通信系統的聯合顏色與強度移位鍵控調制方法，其特征在于：所述決定發射光源的瞬時光強L_m的具體過程如下：

1)記兩個相鄰PAM級別差為ΔL_k＝L_k+1-L_k，k＝1,2，…，M-1；

2)計算同一個PAM級別上的CSK符號間的最小歐氏距離并記為m＝1,2，…，M；

3)計算兩個相鄰PAM級別上的CSK符號間的最小歐氏距離并記為

4)以符號s的符號星座圖的最小歐氏距離最大為目標，對發射光源的瞬時光強L_m進行優化，該優化問題的目標函數表示為：

令ΔL_k為相同的數值ΔL，并令則式(1)可簡化為以下方程：

其中，為平均發射總光功率；通過對式(2)的求解，得到最優的發射光源的瞬時光強L_m。