基于載波分配與ica算法相結(jié)合的mimo可見光通信方案的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種室內(nèi)MIMO可見光通信方案。
【背景技術(shù)】
[0002]未來可見光通信系統(tǒng)將要求能夠支持高達每秒數(shù)百兆甚至數(shù)千兆比特的高速分組數(shù)據(jù)傳輸，采用MMO無線傳輸技術(shù)，充分挖掘利用空間資源，最大限度地提高頻譜利用率和功率效率，是未來可見光通信研究的關(guān)鍵所在。由于在MIMO可見光通信系統(tǒng)中將信道分為各個相互獨立的子信道，為了克服各個子信道間的相互干擾往往采用多用戶調(diào)制和預(yù)編碼，在接收端采用自適應(yīng)均衡等技術(shù)。但以上工作都是基于信道信息可以預(yù)知的前提下進行的。然而，在實際情況下要準確估計出信道信息幾乎是不可能的，并且對信道的估計本身就會引入很大的誤差從而使誤碼率增大。為了在接收端實現(xiàn)信號的精確恢復(fù)，以前的研究都是基于對信道參數(shù)的估計提出的。通過在發(fā)送端預(yù)失真編碼、歸零OOK調(diào)制、同步OFDM調(diào)制來克服碼元間與載波間干擾；在接收端通過自適應(yīng)均衡等方法來提取信號。為了比較準確的估計出CSI，就需要不斷使用大量訓(xùn)練序列，這必將浪費大量比特率，降低了信號的傳輸速率，也增加了噪聲干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在信噪比較低的情況下，要準確估計出信道信息幾乎是不可能的，此時基于信道估計的MMO可見光通信系統(tǒng)的通信性能很差。因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是在無須估計信道信息實現(xiàn)MIMO可見光通信并提高其通信性能。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于載波分配與ICA算法相結(jié)合的MIMO可見光通信方案，包括以下具體步驟:S1、在數(shù)據(jù)發(fā)送端將串行數(shù)據(jù)并行化，并在并行數(shù)據(jù)前插入一位前綴；S2、對并行數(shù)據(jù)分別采用頻率成倍數(shù)關(guān)系載波進行BPSK調(diào)制；S3、采用ICA算法對接收端接收到的混合信號進行分離；S4、解調(diào)分離信號后進行并串處理。
[0005]上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點:本發(fā)明的通信方案采用載波分配調(diào)制方式使調(diào)制信號相互獨立，滿足ICA算法的獨立性原則，從而使ICA算法可以運用于分離接收到的混合信號。采用ICA算法處理接收信號克服了現(xiàn)代技術(shù)對信道信息的依賴，簡化了通信過程，并顯著提高了可見光系統(tǒng)的通信性能。
【附圖說明】
[0006]圖1是本發(fā)明的方案的流程圖；
[0007]圖2是使用了本發(fā)明的方案的MIMO可見光通信系統(tǒng)的整個通信過程框圖；
[0008]圖3是本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對比效果圖。
【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明進一步說明。以下實例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0010]本發(fā)明針對低信噪比環(huán)境下基于信道估計的MMO可見光通信系統(tǒng)通信差，提出一種基于載波分配與ICA算法相結(jié)合的MIMO可見光通信方案。該方案與傳統(tǒng)通信方案相t匕，無須進行信息估計就可以實現(xiàn)MMO通信，在相同信噪比的情況下有更低的誤碼率，并簡化了通信過程。
[0011]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種載波分配與ICA算法相結(jié)合的MIMO可見光通信方案，包括以下步驟:
[0012]S1、如圖2前4部分所示包括信源1、串行數(shù)據(jù)產(chǎn)生2、串并轉(zhuǎn)換3、插入前綴過程4，信源的m位串行數(shù)據(jù)經(jīng)串并轉(zhuǎn)化后變?yōu)棣墙M并行的k位數(shù)據(jù)序列(m = n*k)，并在各組并行數(shù)據(jù)前插入相同的一位前綴用于相位標識。
[0013]S2、如圖2第5、6部分所示包括載波分配5、載波分配調(diào)制6，按fn = fl+n.Af,Δ f = η.fl, η = I, 2…式進行載波分配的η路載波分別對η組并行數(shù)據(jù)進行2PSK調(diào)制，得到的η路調(diào)制信號(用矩陣X表示)經(jīng)DA變換加直流偏置后分別通過LED光源同時發(fā)送到可見光通信信道，實現(xiàn)多路數(shù)據(jù)的同時傳輸。
[0014]S3、如圖2的第7部分所示包括ICA算法分離7，經(jīng)接收端接收到的η組接收信號(用矩陣Y表示)是S2中各路調(diào)制信號經(jīng)信道混合并疊加噪聲后的信號，采用ICA算法對其進行分離解混，得到η組分離信號。
[0015]S4、如圖2的第8至12部分所示包括解調(diào)8、去前綴9、并串轉(zhuǎn)換10、串行數(shù)據(jù)接收11、信宿12，經(jīng)S3處理得到的η組分離信號按其載波頻率不同分別進行排序和相位調(diào)整后解調(diào)，解調(diào)后的去前綴得到η組并行的k位數(shù)據(jù)序列，再把η組并行數(shù)據(jù)變換為串行數(shù)據(jù)。
[0016]圖3中顯示了傳統(tǒng)的基于信道估計的和本發(fā)明的MIMO可見光通信方案的誤碼率性能?？梢钥闯?，傳統(tǒng)的基于信道估計的MMO可見光通信方案，在信噪比較低時幾乎不能實現(xiàn)通信，本發(fā)明在低信噪比和高信噪比的情況下的誤碼率性能都有顯著提高；在低信噪比時性能接近理想信道時通信的性能。
[0017]由以上實施例可以看出，本發(fā)明的方案通過采用載波分配調(diào)制以使調(diào)制信號相互獨立，同時采用并行數(shù)據(jù)插入相同前綴來解決ICA的倒相問題，使得可以在無信道信息的情況下采用ICA處理接收信號，充分發(fā)揮出ICA算法處理信號的優(yōu)秀性能?？梢钥闯觯景l(fā)明的方案避免了以往MMO可見光通信中必須估計信道信息來實現(xiàn)通信，可以在信噪比較低的情況下顯著降低系統(tǒng)的誤碼率，并簡化通信的復(fù)雜性。
【主權(quán)項】
1.一種基于載波分配與ICA算法相結(jié)合的MIMO可見光通信方案，包括以下步驟: 51、在數(shù)據(jù)發(fā)送端將串行數(shù)據(jù)并行化，并在并行數(shù)據(jù)前插入一位前綴； 52、對并行數(shù)據(jù)分別采用頻率成倍數(shù)關(guān)系載波進行BPSK調(diào)制； 53、采用ICA算法對接收端接收到的混合信號進行分離； 54、解調(diào)分離信號后進行并串處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方案，其特征在于，步驟SI中并行化的各組數(shù)據(jù)插入相同前綴用于S3步驟中分離信號的相位標識。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方案，其特征在于，步驟S2中各路載波頻率滿足:fn=fl+n.Af, Δ f = η.fl, η = I, 2...,其中fl是第一路載波的頻率。(I)各調(diào)制端載波頻率不同且固定不變，可以不用花費額外的字節(jié)來區(qū)分各路調(diào)制信號，提高MMO可見光通信系統(tǒng)的通信效率；(2)按上式進行載波分配的各路調(diào)制信號相互獨立。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方案，其特征在于，步驟S3采用ICA算法分離接收到的混合信號，無須信道信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方案，其特征在于，步驟S4根據(jù)各分離信號頻率不同來區(qū)分各路號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方案，其特征在于，經(jīng)步驟S1、S2處理得到的調(diào)制信號滿足獨立性原則，從而能夠在S3中把ICA算法應(yīng)用于MMO可見光通信的混合信號分離，避免了信道估計過程。
【專利摘要】本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種基于載波分配與ICA算法相結(jié)合的MIMO可見光通信方案。包括以下步驟：S1、在數(shù)據(jù)發(fā)送端將串行數(shù)據(jù)并行化，并在并行數(shù)據(jù)前插入一位前綴；S2、對并行數(shù)據(jù)分別采用頻率成倍數(shù)關(guān)系載波進行BPSK調(diào)制；S3、采用ICA算法對接收端接收到的混合信號進行分離；S4、解調(diào)分離信號后進行并串處理。本發(fā)明可以提高發(fā)送端并行調(diào)制信號間的相互獨立性，從而使得ICA算法可以應(yīng)用于接收信號的分離，避免了以往MIMO可見光通信中必須估計信道信息來實現(xiàn)通信，可以在信噪比較低的情況下顯著降低系統(tǒng)的誤碼率，并簡化通信的復(fù)雜性。
【IPC分類】H04B10-116, H04L1-06, H04L27-18
【公開號】CN104601233
【申請?zhí)枴緾N201310522417
【發(fā)明人】鄧宏貴, 蔣芳清, 胡浩, 蔣宇, 雷彬, 楊芳
【申請人】中南大學(xué), 長沙高新開發(fā)區(qū)麓創(chuàng)電子科技有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2013年10月30日