[發(fā)明專利]一種基于格基約減的成像光MIMO預編解碼方法

在審

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• 申請日: 2021-02-26
• 公開（公告）號: CN113098603A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設計）人: 李燕龍;鄧小芳;陳曉;符杰林;張依濤;武瓊瓊
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H04B10/80;H04B10/516;H04B10/69;H04B7/0456
• 代理公司: 桂林文必達專利代理事務所(特殊普通合伙) 45134
• 代理人: 白洪

本發(fā)明公開一種基于格基約減的成像光MIMO預編解碼方法，涉及水下光通信技術領域。利用格基約減算法的特性，結(jié)合傳統(tǒng)最小均方誤差預編碼算法求解預編碼矩陣提升誤碼率性能，在發(fā)送端首先對信道矩陣進行格基約減操作，根據(jù)約減后的信道矩陣進行MMSE預編碼，進一步減小了收端信號檢測算法的復雜度。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的有益效果是：通過迭代的約減操作使信道具有更好的正交性，基于約減后的理想信道，求解預編碼矩陣，并且與線性預編碼算法結(jié)合，可以彌補在接收端采用線性檢測放大噪聲的缺點。在發(fā)送端采用格基約減預編碼操作進行信號預處理來補償信道干擾的影響，優(yōu)化系統(tǒng)性能，同時可以降低接收端復雜度。

技術領域

本發(fā)明涉及水下光通信技術領域，具體涉及一種基于格基約減的成像光MIMO預編解碼方法。

背景技術

近年來，水下可見光通信(UWOC)以高速率、低延時、低成本等優(yōu)勢成為一種非常具有應用前景的水下無線通信方案。UWOC采用藍綠光發(fā)光二極管(LED)作為光源，但由于LED的調(diào)制帶寬有限且水下環(huán)境復雜，因此采用多輸入多輸出(MIMO)技術來提升系統(tǒng)容量，實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。由于水下可見光MIMO技術采用強度調(diào)制/直接檢測(IM/DD)的調(diào)制解調(diào)方式，并且隨著LED數(shù)量的逐漸增加，VLC系統(tǒng)將具有很強的信道相關性，造成信號間的干擾，使系統(tǒng)難以獲得較高的復用增益。

目前已有許多降低MIMO信道空間相關性的研究，主要分為光學手段和電學手段兩類。在檢測器前放置一個成像透鏡，可以分離來自不同LED的信號。但在接收端，當所成的像出現(xiàn)重疊時，信號間仍然存在干擾。還有一些研究采用基于角度分集、優(yōu)化收發(fā)機法向量傾斜角以及設置鏈路阻塞等手段，通過改變收發(fā)機陣列物理結(jié)構以減小信道相關性，在器件尺寸以及普適性方面存在局限。在電學手段中，空間調(diào)制技術通過每次僅采用部分LED傳輸信息來減小碼間干擾，實現(xiàn)較為簡單，但極大限制了系統(tǒng)容量的提升。格基約減算法(LR)作為在多項式時間內(nèi)有效減小信道相關性的信號處理手段，在2002年被提出應用于MIMO系統(tǒng)信號檢測。之后有很多對基于格基約減的信號檢測方法的研究，與接收端次優(yōu)的線性檢測算法結(jié)合，算法復雜度低，并且能夠達到較優(yōu)的信號檢測性能。但是多用戶MIMO接收端難以協(xié)同合作、聯(lián)合檢測難度較大，并且在接收端進行線性信號檢測有放大噪聲的缺點。

因此，本發(fā)明基于發(fā)送端可以獲知信道狀態(tài)信息的情況，在發(fā)送端采用格基約減預編碼操作進行信號預處理來補償信道干擾的影響，優(yōu)化系統(tǒng)性能，同時可以降低接收端復雜度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是現(xiàn)有技術中存在的信道相關性大而造成信號間的干擾，以及在接收端采用線性檢測會放大噪聲的技術問題。提供一種新的基于格基約減的成像光MIMO預編解碼方法，該基于格基約減的成像光MIMO預編解碼方法具有干擾弱、噪聲小的特點。

為解決上述技術問題，采用的技術方案如下：

一種基于格基約減的成像光MIMO預編解碼方法，所述基于格基約減的成像光MIMO預編解碼方法包括：

步驟一，發(fā)送端采用格基約減算法對信道矩陣格基約減操作，將約減后的信道矩陣進行LR-MMSE預編碼得到預編碼矩陣

步驟二，將經(jīng)過格基約減的最小均方誤差預編碼LR-MMSE的數(shù)據(jù)進行削波處理，得到待發(fā)送信號。

上述方案中，為優(yōu)化，進一步地，步驟一之前還包括預處理，預處理包括：

步驟1，輸入二進制隨機信息序列，并對二進制隨機信息序列進行QAM映射，進行串并轉(zhuǎn)換；

步驟2，將進行串并轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行厄米特對稱；

步驟3，將進行厄米特對稱后的數(shù)據(jù)進行快速傅里葉逆變換得到OFDM信號。

進一步地，預編碼矩陣可定義為：