[发明专利]结合空间调制与空间复用技术的室内可见光MIMO传输方案

说明书

技术领域

本发明属于室内可见光通信领域，具体涉及一种结合空间调制(SM)与空间复用(SMP)技术的室内可见光MIMO传输方案。 

背景技术

可见光通信(VLC)作为一种新兴的能够实现室内高速数据传输的技术，越来越引起国内外的广泛关注。它采用可见光波段的光作为信息传播的载体，利用白光发光二极管(LED)发出的肉眼观察不到的高速调制光波信号来对信息调制和传输，然后利用光电二极管(PD)等光电转换器件接收光载波信号并获得信息。与传统的射频通信和其他光无线通信相比，VLC具有发射功率高、无电磁干扰、绿色环保等优点，因而具有极大的发展前景。室内VLC的目标是实现高速率数据传输，但现有白光LED灯的调制带宽较低，仅有约20M，严重制约了通信速率的提高。将MIMO技术应用于室内VLC，可以潜在地增加链路作用范围，克服通信链路被室内人员走动、家具的阴影而打断的问题，提高链路的可靠性；同时可以在不增加系统带宽及发射功率的条件下提高频谱利用率，从而提高数据传输速率。且室内照明需要多个白光LED灯，这为室内VLC提供了丰富的空间资源。 

但室内VLC MIMO主要考虑直射链路，信道相对比较确定，且室内VLC采用强度调制(IM)与直接检测(DD)，缺少频率与相位分量，各子信道间干扰比较严重，造成信道具有较强的相关性。尤其当LED灯间距很小时，信道相关性很强，空间复用技术不可用，导致无法获取空间复用增益，限制室内VLCMIMO系统通信速率的提高。目前针对室内VLC MIMO信道强相关性导致无法获取空间复用增益的问题的解决方法主要有两种：一种是成像式MIMO系统，一种是空间调制(SM)MIMO系统。成像式接收机由多个像元构成，通过将不同LED灯发来的信息投射到不同的像元上，消除信道间干扰；成像式接收机结构较为简单，易于实现，但对位置信息较为敏感，在某些位置不同光源投射到相同像元上，将无法解调出各发射信息，无法满足移动性和无缝覆盖的要求。空间调制MIMO系统单一时隙只有1个LED灯发送信息，避免了信道间干扰，同时每个发送信息的LED灯携带有空间位置信息，可以实现log₂(N_t)的空间复用增益；但接收端通过最大似然(ML)检测出发送LED灯的位置信息，需要大 量训练开销，且空间复用增益较低。如何在信道具有较强的相关性下更好地解决MIMO系统空间复用低的问题，有效利用室内VLC丰富的空间资源，获取空间复用增益，仍是当前室内VLC MIMO研究的一个热点问题。 

发明内容

本发明针对现有技术存在室内VLC MIMO信道相关性强导致空间复用低的问题，提出一种结合空间调制与空间复用技术的MIMO传输方案。 

本发明的技术方案是：一种结合空间调制与空间复用技术的室内可见光MIMO传输方案，记室内可见光通信MIMO系统的LED灯数目为N，光电检测器的数目为M，该传输方法包括下列步骤： 

(1)将LED灯分组； 

(2)进行信道训练； 

(3)设置发送方案； 

(4)设置接收检测方案。 

所述的结合空间调制与空间复用技术的室内可见光MIMO传输方案，所述将LED分组为记分组数目为N_g，每组包含N_t个LED灯，则N_t＝N/N_g；组内的LED灯的最小灯距满足空间复用技术的需求，且N_t≤M。 

所述的结合空间调制与空间复用技术的室内可见光MIMO传输方案，所述进行信道训练为每个LED灯组分别发送训练序列，接收端获得接收每个LED灯组单独发送信息时的符号，作为最大似然(ML)检测时的符号集；同时估计出各组LED灯分别发送时的信道状态信息，接收端估计出发送LED灯组后，利用相应的信道状态信息求解出组内复用信息。 

所述的结合空间调制与空间复用技术的室内可见光MIMO传输方案，所述设置发送方案为发送端将输入的串行比特信息流进行串并转换，每个时隙发送log₂N_g+N_t比特信息，前log₂N_g比特确定发送信息的LED灯组，实现组间空间调制，通过选定LED灯组的位置信息传输；后N_t比特先经过符号映射，然后在选取的LED灯组内并行传输，实现组内空间复用。