[发明专利]一种构造球面可见光通信调制星座图的方法

说明书

本发明提供一种构造球面可见光通信调制星座图的方法，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；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。本发明保证了VLC系统对接收信号能够同时采用色度解调和强度解调，使其适用于传统的可见光通信系统框架。采用本发明可在保持传统CSK解调器复杂度不变的情况下，大幅度提升星座图的传输可靠性。

技术领域

本发明涉及可见光通信领域，更具体地，涉及一种构造球面可见光通信调制 星座图的方法。

背景技术

可见光通信(Visible Light Communication，VLC)技术是一种同时结合通信 与照明场景的新型无线光通信技术。在当前通信领域频谱资源稀缺的大背景下， 考虑到发光二极管(Light Emitting Diode，LED)即将主导下一代室内照明，VLC 技术完全可以作为无线接入的一种补充，其未来的发展趋势主要是同时保证VLC 系统的通信与照明质量，并满足用户对室内无线网络高速率传输的需求。

目前LED照明模式主要包括两种：荧光LED以及红绿蓝(RGB)三色LED 组合。相比于荧光LED，RGB三色LED组合由于利用三色光带独立传输信息， 调制带宽较大，因此能提供更高的传输速率。

IEEE 802.15.7可见光通信标准基于RGB三色LED组合提出了色移健控 (ColorShift Keying，CSK)的调制方式。现有技术中有以扩大平均能量归一化 后星座图的最小欧氏距离(Minimum Euclidean Distance，MED)为目的，分别 通过弹子球算法(BilliardsAlgorithm)和内点法对标准CSK方案中星座图的误 码率性能进行了优化。

现有技术中有为评价星座图误码率性能所提出的成形增益与编码增益两类 指标，不难发现星座图的设计主要分为两个步骤。我们首先需要设计星座图的成 形空间，在此基础上再规划星座点的分布构型。故在设计误码率性能较优的星座 图时，有效扩展其成形空间的包络范围并且获取成形空间内星座点的最紧凑构型 成为首要优化准则。

考虑到实际VLC系统的复杂度问题，为保证系统的整体传输速率，在设计 时我们一般尽可能减少解调时需要检测的载波参量数。传统CSK调制技术的成 形空间为光强域中的恒光功率平面，因此在接收端通过检测三路LED光载波中 任意两路光载波的幅度情况可以解调得到传递的信息比特。而传统光纤通信中现 有的三维调制技术，其成形空间表现为光强域中的锥体，虽然其包络范围有效扩 大，但其解调复杂度也有所上升，并且会造成VLC系统中照明光源的波动深度 过大。

发明内容

本发明提供一种构造球面可见光通信调制星座图的方法，该方法可大幅度提 升星座图的传输可靠性。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种构造球面可见光通信调制星座图的方法，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。

进一步地，所述步骤S1中二分搜索算法A0的具体过程是：