[發明專利]無線光通信中盲檢測及調制星座優化方法、存儲介質

有效

• 申請號: 201711380144.4
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN107872256B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 高向川;李豪;靳進;王忠勇;楊守義
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/0426;H04L25/02
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 霍彥偉

本發明公開了通信技術領域中的大規模MIMO（Multiple?Input Multiple?Output）室外無線光通信系統中，基于信道統計信息的最大似然盲檢測方法以及發射調制星座優化設計方法。在收發天線數目大規模情況下，首先根據中心極限定理和大數定理確定接收端信號近似服從高斯分布，進而得到任意調制階數的接收信號漸近最佳判決門限，然后依據系統平均誤符號率的主成分：指數衰減項，使用最大化最小各部分指數衰減系數的準則對調制星座優化設計，使系統平均誤符號率最小，最后使用數值迭代求解的方法，得到優化的調制星座，明顯提高了系統性能。本發明僅利用信道的統計信息對收發信號進行最佳檢測和調制星座優化設計，相比于傳統方法，可明顯提高系統性能，且逼近已知信道信息的系統性能，同時具有較低的系統開銷，從而提升了此方法在實際應用中的可行性。

技術領域

本發明涉及通信技術領域的盲檢測設計方法以及發射調制星座優化設計方法，具體是一種大規模MIMO室外無線光(Optical Wireless Communication,OWC)通信系統中利用信道的統計信息對收發信號進行最佳檢測和調制星座優化設計。

背景技術

隨著無線通信技術的快速發展，無線光通信技術有效的緩解無線頻譜資源短缺問題。同時，無線光通信技術具有安全綠色、設備簡單等優勢，近年來得到了廣泛的關注與研究，將成為未來無線通信技術中的重要部分。大規模MIMO技術已被第5代移動通信采納為其核心關鍵技術之一，可以大幅度降低功率，提升系統性能和覆蓋范圍。在無線光通信系統中，發射端采用LED(Light-Emitting Diode)陣列，接收端采用PD(Photo-Diode，PD)陣列，為大規模MIMO技術的引入提供便利條件，從而有效提高了系統通信效率，系統實現簡單，這也使大規模MIMO技術成為無線光通信系統的極佳選擇。

室內OWC系統中信道一般是慢變，而在室外OWC系統中信道主要受到大氣湍流和大氣衰減的影響，在弱湍流情況下，信道模型常為對數正態分布；在強湍流情況下，信道模型常為雙伽馬分布。導致室外信道環境復雜多變，對光信號造成隨機衰減，嚴重影響其傳輸性能。同時，大規模MIMO室外無線光通信系統中，使用導頻對信道信息進行估計會帶來極大的系統開銷，又降低系統傳輸效率。研究基于信道統計信息的盲檢測方法以及發射調制星座優化設計方法，可以大幅度降低系統開銷，同時可保持系統性能，具有較為重要的理論意義和實用價值。

發明內容

(一)要解決的問題

本發明要解決的技術問題在于提供一種大規模MIMO室外無線光通信系統中基于信道統計信息的盲檢測方法以及發射調制星座優化設計方法，對接收信號進行盲檢測以解決現有技術存在的問題。

(二)技術方法

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方法：

無線光通信中盲檢測及調制星座優化方法，包括以下步驟：

S1：大規模MIMO室外無線光通信系統中，其各個子信道獨立同分布，收發兩端已知信道的一階和二階統計信息，發射端發送功率調制信號，接收端根據統計信息使用最大似然準則對接收信號進行盲檢測；所述統計信息包括均值和方差；

S2：基于最大似然準則，分別在發射端天線數大規模和接收端天線數大規模的情況下得到任意調制階數接收信號的漸近最佳判決門限；

S3：依據漸近的最佳判決門限，在光信號非負約束和平均光功率約束的條件下，最小化平均誤符號率的主成分：指數衰減項，使用最大化最小各部分指數衰減系數的優化準則對調制星座進行優化設計，最終使用數值迭代求解的方法，得到優化的調制星座。

進一步，所述S1中：

發射端天線數為M，接收端天線數為N的大規模MIMO室外無線光通信系統模型為：y＝Hs+n；

其中

y為N×1維的接收信號矩陣；