[发明专利]一种构造球面可见光通信调制星座图的方法

权利要求书

1.一种构造球面可见光通信调制星座图的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：利用二分搜索算法A0获取M个星座点在球面三角域均匀分布的初始可行半径值

S2：在球面三角域内对三个固定点的位置进行初始化，之后利用初始可行半径值运行启发式拟物算法A1得到全局最优的星座图构型；

S3：依据相邻两星座点所映射的比特符号平均相差位数尽可能小的原则，根据S2得到的星座图分布特点设计相应的映射方式；

所述步骤S1中二分搜索算法A0的具体过程是：

S11：计算一个较小的球面圆半径使得这M个球面圆能够在无嵌入的状态下，圆心全部落在球面三角域内；再计算一个较大的球面圆半径使得这M个球面圆在无嵌入的状态下，圆心无法全部落在球面三角域内，具体地，先将圆心点均匀分布在球面三角域的边界线上，计算此时两相邻点的球面距离，将其设定为其次，令所有球面圆与固定球面三角的总嵌入面积的最小值等于球面三角域的总面积，计算此时两相邻点的球面距离，将其设定为

S12：选择二分点运行局部拟物算法A2或A3；

S13：若输出可行构型，即全局最优解，则否则

S14：重复步骤S12至S13，直至其中ε₁为预先设定的二分搜索法的精度阈值，令输出可行半径值

所述启发式拟物算法A1的过程是：

S21：基于初始可行半径值在带边界约束的球面内随机产生M-3个自由星座点，并对整体构型调用局部拟物算法A2或者A3，若得到可行构型，则成功退出，直接进入二分搜索算法A0；若未得到可行构型，则输出当前局部最优构型；

S22：基于序列旋转换位得到的构型，调用局部拟物算法A2或者A3进行优化，若得到可行构型，则成功退出，进入步骤S23；否则，重复步骤S21至S22直至连续两次输出构型的势能变化率小于ε₂，其中ε₂为预先设定的卡壳状态下的判断阈值，输出遍历得到的最紧凑构型，进入步骤S23；

S23：进入二分搜索算法A0以得到最优的M点星座图构型；

其中，其中对于步骤S22，当某构型在遍历得到的所有构型中总势能值为最小，则判定其为最紧凑构型；

所述局部拟物算法A2的过程是：

S24：基于输入的初始构型，执行动作a后对构型进行更新，若构型的总体弹性势能小于μ₁或者单个自由星座点受到的平均弹力小于μ₂，则输出局部最优构型；否则，重复步骤S24；

所述局部拟物算法A3的过程是：

S25：基于输入的初始构型，执行动作a后对构型进行更新，若构型的总体弹性势能小于μ₃或者弹力步长参数小于10^-7或者陷入卡壳状态，则进入步骤S26；否则，重复步骤S25；

S26：若构型的约束势能小于μ₃，则进入步骤S27，否则判断构型无前景，中断算法输出构型；

S27：执行动作b后对构型进行更新，若构型的总体势能小于μ₃或者动作b连续执行次数超过10，则进入步骤S28；否则，重复步骤S25至S27；

S28：若构型的约束势能小于μ1，则执行动作a对构型进行更新；否则执行动作c对构型进行更新；构型更新后，若构型的整体势能小于μ₁或者单个自由星座点受到的平均弹力小于μ₂或者陷入卡壳状态，则输出局部最优构型；否则，重复步骤S28。