[發(fā)明專利]一種可見光MIMO通信預(yù)編碼及解碼方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910360747.0
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110098855B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李燕龍;陳雅迪;蘇浩明;符杰林;陳曉;徐凌燕;李曉記;鄭霖
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04B7/0456
• 分類號: H04B7/0456;H04B10/116;H04L27/26
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 石燕妮

1.一種可見光MIMO通信預(yù)編碼方法，其特征在于，包括：

輸入二進(jìn)制隨機(jī)信息序列，并對所述二進(jìn)制隨機(jī)信息序列進(jìn)行QAM映射形成復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)；將所述復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)放入OFDM符號中的奇數(shù)子載波上后進(jìn)行厄米特共軛對稱；

將厄米特共軛對稱后的所述復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)順次執(zhí)行快速傅里葉逆變換、并串轉(zhuǎn)換及插入循環(huán)前綴，以得到時域ACO-OFDM信號；

通過遺傳算法求解優(yōu)化模型獲得最優(yōu)的預(yù)編碼方陣W；所述優(yōu)化模型為：

其中，P_max為總發(fā)射功率，w_k,l為W中第k行第l列的元素，d_min為接收信號的最小歐式距離；

將最優(yōu)的所述預(yù)編碼方陣W與時域ACO-OFDM信號矢量s相乘以使接收信號矢量之間的最小歐氏距離最大化，并以得到待發(fā)送信號；

通過發(fā)射天線傳送所述待發(fā)送信號。

2.如權(quán)利要求1所述的一種可見光MIMO通信預(yù)編碼方法，其特征在于，令時域ACO-OFDM信號矢量接收信號的最小歐式距離為：

其中，為調(diào)制方案的信號集合，M為調(diào)制階數(shù)，N_t為LED發(fā)射天線數(shù)，H是信道矩陣，s_p,s_q代表時域ACO-OFDM信號矢量中任意兩個。

3.如權(quán)利要求2所述的一種可見光MIMO通信預(yù)編碼方法，其特征在于，求解最優(yōu)的所述預(yù)編碼方陣W的步驟包括：

生成所述預(yù)編碼方陣W的初始種群，并采用實數(shù)編碼方式，利用功率優(yōu)化因子作為染色體的一個基因進(jìn)行編碼，對于種群中的第t個個體，其染色體的基因排列為N_t為LED發(fā)射天線數(shù)；

利用ρ_j組成所述預(yù)編碼方陣其中，ρ_j為第j個發(fā)射天線功率；

設(shè)P_max＝1，對每個所述發(fā)射天線通過一個功率分配因子0＜ρ_j＜1進(jìn)行功率值調(diào)整，其中，ρ_j滿足約束條件

利用公式計算種群中每個個體的適應(yīng)度，H是信道矩陣，s_p,s_q代表時域ACO-OFDM信號矢量中任意兩個；

通過選擇、交叉、變異操作，不斷更新種群，直到種群收斂得到所述預(yù)編碼方陣W最優(yōu)解。

4.如權(quán)利要求3所述的一種可見光MIMO通信預(yù)編碼方法，其特征在于，通過隨機(jī)選擇種群中任意兩個由ρ_j組成的預(yù)編碼方陣W₁、W₂，并將兩個所述預(yù)編碼方陣W₁、W₂對角線上的元素進(jìn)行交叉操作。

5.如權(quán)利要求3所述的一種可見光MIMO通信預(yù)編碼方法，其特征在于，隨機(jī)改變預(yù)編碼方陣對角線上的數(shù)值以進(jìn)行變異操作，且改變后所述預(yù)編碼方陣對角線上的數(shù)值之和小于或等于P_max。

6.一種可見光通信MIMO解碼方法，其特征在于，包括：

信號經(jīng)過權(quán)利要求1-5任意一項的可見光MIMO通信預(yù)編碼方法處理，經(jīng)過信道后接收得到光信號并轉(zhuǎn)換為電信號，電信號通過A/D轉(zhuǎn)化，得到對應(yīng)的數(shù)字信號；

對上述數(shù)字信號進(jìn)行去循環(huán)前綴、串并轉(zhuǎn)換及快速傅里葉變換并提取奇數(shù)子載波；

對所述奇數(shù)子載波進(jìn)行最大似然估計及解編碼，以得到復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)；

對所述復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行QAM反映射以得到二進(jìn)制隨機(jī)信息序列。

7.如權(quán)利要求6所述的一種可見光通信MIMO解碼方法，其特征在于，令時域OFDM信號矢量利用信道矩陣H及預(yù)編碼方陣W根據(jù)如下公式得到復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)

其中，為調(diào)制方案的信號集合，N_t為LED發(fā)射天線數(shù)，y為接收到的信號矢量。