[發明專利]MIMO可見光通信系統的信號處理方法

有效

• 申請號: 202011426234.4
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112543057B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 魏佳琦;龔晨;李上賓;徐正元
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H04B10/50;H04B10/516
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王江選

一種MIMO可見光通信系統的信號處理方法，包括以下步驟：對于MIMO信道建模，并獲得系統的信道矩陣H，矩陣元素h_ji表示第i個LED經過信道后到達第j個PD的信道增益；選擇信號合并個數；通過設置閾值δ，當矩陣元素h_ji＞δ時，認為第i個LED發出的信號有效到達第j個PD，否則視為干擾；判斷出n_i個有效接收到信號的PD，即選擇這n_i個PD的信號進行后續合并處理；合并接收信號；對于每一路LED發出的信號，將多個PD接收到的信號進行合并，其權重與信道增益成正比；合并后的信號表示為原始接收信號前乘權重；采用串行干擾消除方式，將所有合并后的信號減去信號間的干擾從而解調出原始信號；接收到的信號全部處理后，計算信噪比與信道容量。

技術領域

本發明涉及通信領域，尤其涉及一種MIMO可見光通信系統的信號處理方法。

背景技術

可見光通信(Visible Light Communication，VLC)是指將信息調制到LED燈發出的可見光中，接收端利用光電檢測器(PD)將可見光并轉換為電信號，并從中解調出相應的調制信息的技術。而MIMO可見光通信系統，則是將多輸入多輸出(Multiple In MultipleOut，MIMO)技術應用至可見光通信，在發端使用多個LED發送信號，接收端使用多個光電探測器接收信號，從而有效提高系統傳輸速率。

在MIMO系統中，由于收發端的偏移與旋轉，相同LED的成像可能分布在不同的PD上，對信號的檢測和還原帶來困難。因此，對于不同PD接收到的信號如何合并是一個重要問題，理想的合并方法應該有效提高信噪比，并且有利于后續信號恢復。

此外，在收發端對準的理想情況下，MIMO系統的信道矩陣為一對角陣，也就是，每個PD僅能接收到對應LED的信號。但由于收發端的移動，PD會接收到來自多個不同LED的信號，也就是信道矩陣的非對角元素變為非零。這種情況下，信號間的相互干擾會嚴重影響信號質量。因此，在信號處理步驟，要盡量消除非對角元素的影響，降低系統誤碼率。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種MIMO可見光通信系統的信號處理方法，以期部分地解決上述技術問題中的至少之一。

為了實現上述目的，作為本發明的一方面，提供了一種MIMO可見光通信系統的信號處理方法，包括以下步驟：

對于MIMO信道建模，并獲得系統的信道矩陣H，矩陣元素h_ji表示第i個LED經過信道后到達第j個PD的信道增益；

選擇信號合并個數；通過設置閾值δ，當矩陣元素h_ji＞δ時，認為第i個LED發出的信號有效到達第j個PD，否則視為干擾；判斷出n_i個有效接收到信號的PD，即選擇這n_i個PD的信號進行后續合并處理；

合并接收信號；對于每一路LED發出的信號，將多個PD接收到的信號進行合并，其權重與信道增益成正比；合并后的信號表示為原始接收信號前乘權重；

采用串行干擾消除方式，將所有合并后的信號減去信號間的干擾從而解調出原始信號；

接收到的信號全部處理后，計算信噪比與信道容量。

其中，在對于MIMO信道建模，并獲得系統的信道矩陣H，矩陣元素h_ji表示第i個LED經過信道后到達第j個PD的信道增益的情況下，原始接收到的信號表示為：

其中，x為發射信號，y為接收信號，N_t表示發射端LED總個數，為大于等于2的整數，z為噪聲。