[发明专利]一种基于粒子滤波的MIMO室内可见光通信系统

说明书

本发明公开了一种基于粒子滤波的MIMO室内可见光通信系统，包括发射系统，传输系统和接收系统；其特征在于所述的发射系统包括计算机、调制模块以及多个LED；所述的传输系统主要由空气组成的信道；所述的接收系统包括多个PD，信道均衡器和解调模块；计算机即PC端发出原始信号，经调制模块后，由发射系统的多个LED发射光信号，经过不同的信道被接收系统的各个PD接收；PD接收到的信号经过信道均衡器和解调模块后可得到原始信号。由于传统多输入多输出（MIMO）可见光通信（VLC）系统时变信道估计方法精确度不高，导致接收部分接收的信号误差较大，因此，本发明对于多出入多输出的可见光通信系统的时变信道，提出采用基于粒子滤波的信道估计，通过对粒子的权值估计和重采样的方式，在不增加带宽和发射功率的条件下提高数据传输速率和精度。具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及可见光通信技术，特别涉及一种基于粒子滤波多出入多输出可见光通信系统。

背景技术

在不增加频谱资源的前提下，MIMO比单输入单输出系统（SISO）具有更高的传输容量。

在传统的无线MIMO系统中，无线信道具有多样性、时变性、唯一性等特征，当无线MIMO系统的天线间距大于半个波长即可认为发送天线不存在相关性。但室内VLC信道一般建模为确定信道，且包含直射分量，MIMO信道的各子信道间没有随机性。同时，由于室内VLC系统采用强度调制与直接检测，携带信息的光信号为功率信号，缺乏频率和相位分量，导致室内MIMO VLC信道的子信道间干扰严重，信道的相关性很强，难以获取高的空间复用增益。

与此同时，得到准确的信道，对于MIMO的VLC系统，人们通常采用单纯地LS或者MMSE信道估计方法。现有信道估计方式对信道估计有一定的作用，但是用于估计时变信道仍有所不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种基于粒子滤波的MIMO室内可见光通信系统，具体技术方案如下。

一种基于粒子滤波的MIMO室内可见光通信系统，包括发射系统，传输系统和接收系统；所述的发射系统包括计算机、调制模块以及多个LED；所述的传输系统主要由空气组成的信道；所述的接收系统包括多个PD（光电二极管），信道均衡器和解调模块；计算机即PC端发出原始信号，经调制模块后，由发射系统的多个LED发射光信号，经过不同的信道被接收系统的各个PD接收；PD接收到的信号经过信道均衡器和解调模块后可得到原始信号。

进一步地，所述发射系统的LED根据调制后的信号按照设定的光电比例辐射出光信号。

进一步地，LED光信号经过不同的时变信道传输后，分别到达接收系统；PD将接收到的加入信道增益的信号转化成电信号；经过滤波放大后估计出的信道增益，均衡并解调得到原始信号；所述信道增益采用基于粒子滤波的信道估计方法进行估计；通过估计出来的信道对接收到的信息进行均衡处理，从而得到信号的估计值。

所述的发射系统，通过调整LED的布局，即充分增加LED间的距离，减小LED与PD间的距离，使其空间相关性减小。

所述的发射系统，是将信源将信号处理后，传输到LED上，LED按照一定的光电比例辐射出光信号。

所述传输系统，是LED光信号经过不同的时变信道传输，到达接收系统。

所述的接收系统还包括聚光透镜、滤波片和滤波放大器，信号传输关系为聚光透镜、滤波片、PD和滤波放大器。PD将接收到的加入信道增益的信号转化成电信号。经过滤波放大等步骤后，用估计出的信道增益，均衡并解调得到原始信号。为了需求出信道增益，本发明采用基于粒子滤波的信道估计方法对信道进行估计。通过估计出来的信道对接收到的信息进行均衡处理，从而得到原始信号的估计值。