[發明專利]一種基于粒子濾波的MIMO室內可見光通信系統

有效

• 申請號: 201710687803.2
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107425896B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 關偉鵬;吳玉香;蔡燁;謝燦宇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B10/116;H04B17/391;H04L25/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發明公開了一種基于粒子濾波的MIMO室內可見光通信系統，包括發射系統，傳輸系統和接收系統；其特征在于所述的發射系統包括計算機、調制模塊以及多個LED；所述的傳輸系統主要由空氣組成的信道；所述的接收系統包括多個PD，信道均衡器和解調模塊；計算機即PC端發出原始信號，經調制模塊后，由發射系統的多個LED發射光信號，經過不同的信道被接收系統的各個PD接收；PD接收到的信號經過信道均衡器和解調模塊后可得到原始信號。由于傳統多輸入多輸出（MIMO）可見光通信（VLC）系統時變信道估計方法精確度不高，導致接收部分接收的信號誤差較大，因此，本發明對于多出入多輸出的可見光通信系統的時變信道，提出采用基于粒子濾波的信道估計，通過對粒子的權值估計和重采樣的方式，在不增加帶寬和發射功率的條件下提高數據傳輸速率和精度。具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及可見光通信技術，特別涉及一種基于粒子濾波多出入多輸出可見光通信系統。

背景技術

在不增加頻譜資源的前提下，MIMO比單輸入單輸出系統（SISO）具有更高的傳輸容量。

在傳統的無線MIMO系統中，無線信道具有多樣性、時變性、唯一性等特征，當無線MIMO系統的天線間距大于半個波長即可認為發送天線不存在相關性。但室內VLC信道一般建模為確定信道，且包含直射分量，MIMO信道的各子信道間沒有隨機性。同時，由于室內VLC系統采用強度調制與直接檢測，攜帶信息的光信號為功率信號，缺乏頻率和相位分量，導致室內MIMO?VLC信道的子信道間干擾嚴重，信道的相關性很強，難以獲取高的空間復用增益。

與此同時，得到準確的信道，對于MIMO的VLC系統，人們通常采用單純地LS或者MMSE信道估計方法。現有信道估計方式對信道估計有一定的作用，但是用于估計時變信道仍有所不足。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的上述不足，提供一種基于粒子濾波的MIMO室內可見光通信系統，具體技術方案如下。

一種基于粒子濾波的MIMO室內可見光通信系統，包括發射系統，傳輸系統和接收系統；所述的發射系統包括計算機、調制模塊以及多個LED；所述的傳輸系統主要由空氣組成的信道；所述的接收系統包括多個PD（光電二極管），信道均衡器和解調模塊；計算機即PC端發出原始信號，經調制模塊后，由發射系統的多個LED發射光信號，經過不同的信道被接收系統的各個PD接收；PD接收到的信號經過信道均衡器和解調模塊后可得到原始信號。

進一步地，所述發射系統的LED根據調制后的信號按照設定的光電比例輻射出光信號。

進一步地，LED光信號經過不同的時變信道傳輸后，分別到達接收系統；PD將接收到的加入信道增益的信號轉化成電信號；經過濾波放大后估計出的信道增益，均衡并解調得到原始信號；所述信道增益采用基于粒子濾波的信道估計方法進行估計；通過估計出來的信道對接收到的信息進行均衡處理，從而得到信號的估計值。

所述的發射系統，通過調整LED的布局，即充分增加LED間的距離，減小LED與PD間的距離，使其空間相關性減小。

所述的發射系統，是將信源將信號處理后，傳輸到LED上，LED按照一定的光電比例輻射出光信號。

所述傳輸系統，是LED光信號經過不同的時變信道傳輸，到達接收系統。

所述的接收系統還包括聚光透鏡、濾波片和濾波放大器，信號傳輸關系為聚光透鏡、濾波片、PD和濾波放大器。PD將接收到的加入信道增益的信號轉化成電信號。經過濾波放大等步驟后，用估計出的信道增益，均衡并解調得到原始信號。為了需求出信道增益，本發明采用基于粒子濾波的信道估計方法對信道進行估計。通過估計出來的信道對接收到的信息進行均衡處理，從而得到原始信號的估計值。