[發(fā)明專利]一種可實現(xiàn)非正交多址接入的多層色移鍵控調(diào)制方法

有效

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• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN108039912B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳文俊;張琳
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H04B10/516
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發(fā)明涉及一種可實現(xiàn)非正交多址接入的多層色移鍵控調(diào)制方法，該方法結(jié)合CSK星座圖的特點和PDNOMA的基本思想，將CSK的單層星座圖擴(kuò)展為多層，提出MLCSK調(diào)制方案。每層星座點供單個用戶終端使用且每層星座點的功率的分配根據(jù)各用戶終端的信道條件所決定，以實現(xiàn)具有信道自適應(yīng)的多用戶VLC通信系統(tǒng)，從而可增大系統(tǒng)總體的吞吐率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及面向可見光通信(Visible Light Communication，VLC)領(lǐng)域，提出了一種具有信道自適應(yīng)特性并可實現(xiàn)非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA)、增大系統(tǒng)容量的多層色移鍵控(Multi-Layer Color and Shift Keying，MLCSK)調(diào)制方法。

背景技術(shù)

在如今信息化時代，人們對高速寬帶多媒體通信的需求正呈現(xiàn)幾何級數(shù)增長，稀缺的頻譜資源與用戶對數(shù)據(jù)流量的巨大需求之間的矛盾日益突出[1]。面對這樣的背景下，基于發(fā)光二極管(Light-emitting Diode，LED)的VLC技術(shù)逐漸受到各方關(guān)注，學(xué)術(shù)界與工業(yè)界對其展開了廣泛研究。

VLC技術(shù)是一種能在保證LED照明功能前提下，實現(xiàn)信息高速傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)。它主要通過強(qiáng)度調(diào)制(Intensity Modulation，IM)和直接檢測(Direct Detection，DD)技術(shù)，利用人眼不可察覺的快速光強(qiáng)變化來實現(xiàn)信息的傳輸，做到同時支持照明和通信。它具有高速率、寬頻譜且無需授權(quán)，高安全性、低成本以及無電磁干擾的特性[2]。

在應(yīng)用于VLC的調(diào)制方式中，色移鍵控(Color and Shift Keying，CSK)是在IEEE802.15.7標(biāo)準(zhǔn)中提出的調(diào)制方式，適合應(yīng)用于高速率單用戶傳輸?shù)膽?yīng)用場景中[3]。不同于使用單光源的開關(guān)鍵控(On-Off keying，OOK)調(diào)制和變脈沖位置調(diào)制(Variable Pulse-Position Modulation，VPPM)方式，CSK調(diào)制是一種使用紅、綠、藍(lán)(Red、Green、Blue，RGB)三色LED光源，通過控制在三個顏色帶寬上的光強(qiáng)以及三種顏色光成分的組合比例來實現(xiàn)信息傳輸?shù)恼{(diào)制方式，調(diào)制過程中通過控制三色光的瞬時總強(qiáng)度不變，避免產(chǎn)生影響照明體驗的燈光閃爍效應(yīng)。另外，CSK調(diào)制使用的是RGB-LED作為發(fā)射光源，它相比傳統(tǒng)用于VLC系統(tǒng)的熒光粉LED光源具有更高的調(diào)制帶寬，能以更高的頻率實現(xiàn)光強(qiáng)的變化[4]。由于CSK的光功率約束條件，CSK的星座點被限制在一個三維平面上，其高階星座圖性能受限。另一方面星座圖平面的高度以及大小取決于系統(tǒng)發(fā)射的總功率，因此在不改變色度映射規(guī)則的前提下通過設(shè)定總功率即能生成一個單層CSK星座圖。

非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access，NOMA)技術(shù)是為滿足第五代(The Fifth-generation，5G)無線網(wǎng)絡(luò)中低延時、高穩(wěn)定、大規(guī)模互聯(lián)、公平、高吞吐量所提出的多址接入技術(shù)。其核心思想是在相同的資源塊上，如時隙、子載波或擴(kuò)頻碼，實現(xiàn)多個用戶的信息傳輸。考慮到用戶終端信道的特殊性，同一時間段內(nèi)不同用戶終端的信道特性可能會出現(xiàn)較大差異，當(dāng)一個信道條件很差的用戶終端由于公平性因素而必需被服務(wù)時，在應(yīng)用傳統(tǒng)的正交多址接入(Orthogonal Multiple Access，OMA)技術(shù)由于資源塊只被該用戶終端占用，必然會導(dǎo)致系統(tǒng)頻譜效率以及系統(tǒng)總體吞吐率的下降。然而在這個場景下，使用NOMA不僅能滿足信道條件差的用戶終端的通信服務(wù)，同時也能支持信道條件優(yōu)良的用戶終端的通信。可以證明，在用戶終端公平性保證的前提下，NOMA系統(tǒng)的總體吞吐量相比于OMA系統(tǒng)有較大的提升[5]。在NOMA技術(shù)中，功率域(Power-Domain，PD)NOMA是高效頻譜利用率的一種實現(xiàn)方式，它通過對不同用戶終端的發(fā)射功率進(jìn)行合理分配，利用不同用戶終端所分配的功率不同這一特性對各用戶終端的信息加以區(qū)分，從而實現(xiàn)在同一時隙上同時服務(wù)多個用戶終端[6]，以提高系統(tǒng)整體的吞吐率。