[发明专利]一种基于偏差信道信息的功率高效破零预编码方案

说明书

本发明公开了一种基于偏差信道信息的室内可见光通信多用户的功率高效破零预编码，该方案是对室内可见光通信多用户系统提供的一种用于控制用户间干扰的预编码算法，该预编码算法的设计以照明功率最小值为优化目标，以LED的电流动态范围为限制条件，在预编码设计中考虑了噪声误差和延时误差两种误差，同时，在预编码的设计中采用破零的方法，完全消除用户间的干扰，本发明的优势在于，提出的预编码算法考虑信道估计时噪声和时延的影响，在保障多个用户信噪比的同时，设计满足最小照明水平的预编码设计方案，提高预编码设计的有效性。

技术领域

本发明涉及可见光通讯技术领域，具体为一种基于偏差信道信息的室内可见光通信多用户的功率高效破零预编码方案。

背景技术

可见光通信(VLC)是一种将照明与数据通信相结合的无线光通信技术。目前，可见光通信的主要挑战之一是其调制带宽较低，通常只有几MHz。但相关国际标准规定的照度使得接收到的信号具有较高的信噪比(SNR)。且对于典型室内环境而言，其照明通常由多个LED组成，因而利用多输入多输出(MIMO)技术来实现高速可见光通信成为国内外学者的研究焦点。目前，国内外的学者对于可见光MIMO系统已有了一定的研究。

牛津大学的D.C.O’Brien课题组提出了非成像式和成像式两种可见光MIMO系统模型，并通过实验研究了成像式MIMO系统的误码率(BER)性能。清华大学的徐正元课题组分析研究了成像光MIMO系统的容量；复旦大学的迟楠课题组提出了一种基于副载波多路复用的MISO-OFDM系统，并分析了系统传输范围与BER的关系。然而这些工作主要是讨论了系统中所有光接收机属于单个用户终端(单用户)的情形，对实际VLC通信系统而言，通常存在多个随机分布于室内的用户终端，每个终端均含有单个或多个光接收机，与LED光源一起构成多用户MIMO可见光通信系统。

虽然可见光通信预编码技术已有广泛的研究，但是目标的可见光通信的预编码所利用的信息不考虑干扰的影响。

因此，需要提供一种基于偏差信道信息的室内可见光通信多用户的功率高效破零预编码方案，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于偏差信道信息的室内可见光通信多用户的功率高效破零预编码方案，以解决上述背景技术提出的寻找使系统的通照性能都能达到最佳的预编码、均衡矩阵和光通量分配比例问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于偏差信道信息的室内可见光通信多用户的功率高效破零预编码方案，该方案基于一个含有N个LEDs和K个用户的MU-MISO可见光通信系统，系统会对用户发送数据，为了控制用户间干扰，需要设计相应的预编码。利用信道估计算法可以得到信道估计矩阵，但是信道矩阵包含噪声和时延引起的信道误差。对信号误差进行分析，分别考虑噪声和时延引起的信道估计误差的影响，在保障多个用户信干噪比的同时，以LED总的发射光功率c^Td最小作为优化目标，考虑LED的动态电流范围约束d′_n和每个用户的信噪比的要求γ_k，设计满足最小照明水平的预编码方案，包括对噪声干扰和延时干扰的两种预编码方案：

(1)对噪声干扰预编码

①噪声对信道信息的干扰

信道信息的误差满足如下高斯分布

δ_k～N(0,Γ_k)

其中

②对噪声干扰的预编码方案