[发明专利]用于可见光通信系统的可变脉冲幅度位置调制和误码率改善方法

说明书

技术领域

本发明属于可见光无线通信技术领域，涉及一种用于可见光通信系统的可变脉冲幅度位置调制和误码率改善方法。

背景技术

目前，由于网络频段资源的日渐枯竭，网络干扰，以及网络泄密等问题的日益严峻，我们需要找到能够克服上述问题的新的网络通信技术，而可见光通信技术是最有发展前景的技术之一。

可见光通信(Visible Light Communication，VLC)技术是一种使用可见光作为信息载体的新型无线光通信方式，它主要利用半导体发光二极管(Light Emitting Diode，LED)所具有的高速响应特性，同时实现通信和照明的双重功能。可见光通信发出的光是电磁波谱中人眼所可以感知的那部分，波长在380nm到780nm之间，对人眼安全。基于LED的可见光无线通信系统，无论是应用于室内还是室外，在其物理实现上均分为光信号发射和光信号接收两部分。光信号发射部分主要包括：将信号源信号转换成便于大气信道传输的电信号的输入和处理电路，以及将电信号转化调制成光载波强度变化的LED可见光驱动电路。可见光接收机部分主要包括：能对信号光源实现最佳接收的光学系统，将光信号还原成电信号的光电探测器和前置放大电路，为了获得最佳接收信噪比的滤波电路，以及将电信号转换成可被终端识别的信号处理和输出电路等。

目前，可见光通信的研究热点之一是如何提高通信速率，主要是对调制方式的研究。对可见光无线通信系统来说，用户既希望能够根据环境和心情随意的调节光源的亮度，又希望同时保证无线数据的传输，因此调光对于基于LED的VLC来说是关键技术之一。而调制技术的选择对于可调光的VLC系统来说非常的重要。目前已经有许多调制技术被提出，其中包括OOK、VPPM、VOOK、OPPM、MPPM、M-PAMs等等。但是其中一些调制方式功率效率比较高，一些调制方式带宽效率比较高，另外一些调制方式复杂度比较高。对于调制方式来说，想要同时获得这些增益是比较困难的，因此，还需要更进一步的研究。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于可见光通信系统的可变脉冲幅度位置调制和误码率改善方法，该方法在提供调光功能的同时能够改善通信质量，包括能够提高带宽效率，降低多进制调制的复杂度，以及改善误码率性能等。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于可见光通信系统的可变脉冲幅度位置调制和误码率改善方法，在所述调制方法中，采用可变脉冲幅度位置调制将可见光无线通信系统中的多进制系统数据调制为随幅度、脉冲位置和调光速率变化的脉冲波形；在所述误码率改善方法中，采用基于人工神经网络的信道均衡器来改善误码率性能，人工神经网络的类型为前馈反向传播多层感知机，信道均衡器采用的是判决反馈均衡器。

进一步，所述可变脉冲幅度位置调制结合了脉冲幅度位置调制和脉冲宽度调制的混合调光方案，通过改变M×2进制的信号所对应的脉冲幅度和位置来实现数据传输，并且根据调光速率来改变脉冲宽度进而实现调光控制，具体包括：

1)所述脉冲幅度位置调制中的幅度和位置根据以下公式获得的：

其中：表示幅度系数；M为不同幅度的个数，大小为2的整数幂；T表示符号周期，将T等分为n个时隙，则每个时隙周期为T/n；[c₀,c₁,...,c_nM-1]表示不同的码字；p(t)表示周期为T/n的矩形脉冲；P为平均光功率；

2)为了便于系统的调光控制，n被固定为2，即每个符号周期中只有两个时隙，时隙间隔为T/2；

3)脉冲宽度在整个符号周期内根据调光需求进行调整，但是不能为0或者T。

进一步，所述可变脉冲幅度位置调制方法在实现数据传输功能的同时还能实现调光功能，具体包括：

1)为了便于调光，每个符号的时隙个数固定为2，且脉冲的幅度减半，即由变为

2)脉冲幅度位置调制中，由于n固定，则调制方式为M-2-PAPM，其中M为变量，大小为2的整数幂，例如，2⁰、2¹、2²等等；

3)信号的进制数为M×2，每个符号传输log₂(M×2)比特信息，M越大，进制数越大，每符号所传输的信息比特就越多，带宽效率就越高，但同时复杂度也越高，例如M等于2，则每符号携带2比特信息，不同的码字的数目为8，不同的幅度数为2。

进一步，LED发送光信号x(t)，经过光无线信道被PD接收，得到接收光信号y(t)，具体包括：