[发明专利]一种多用户MIMO可见光通信系统的预编码与解码方法

说明书

本发明给出一种多用户MIMO可见光通信系统的预编码与解码方法。所述方法针对非理想信道状态信息条件下的多用户MIMO可见光通信系统，以最大化最小用户信干噪比为目标，以考虑LED非线性和室内照明需求的多用户光功率约束为限制，建立了发射端预编码矩阵和接收端解码矩阵的联合优化模型；并将该优化模型分解成预编码矩阵和解码矩阵两个优化模型，采用基于二分法和鲁棒凸优化的方法，迭代求解预编码矩阵和解码矩阵优化模型。采用本发明方法，不仅能够抑制多用户系统中的用户间干扰，而且对调制方式无限制，在非理想信道状态信息条件下，减小了信道估计误差带来的干扰，提升用户的接收信干噪比。

技术领域

本发明涉及一种多用户MIMO可见光通信系统的预编码与解码方法，属于可见光通信技术领域。

背景技术

在多用户系统中，用户间干扰是导致系统性能降低的主要因素。在发射端和接收端使用预编码与解码技术对信号进行处理，能够有效地抑制用户间干扰，从而提高系统的整体性能。预编码技术的核心前提是发射端知晓用户的信道状态信息，信道状态信息的准确程度将影响预编码与解码技术对提升系统性能的作用。目前关于多用户MIMO可见光通信系统的预编码与解码应用中，在理想信道状态信息条件和非理想信道状态信息条件下都已有预编码与解码设计。对于理想信道状态信息条件下的可见光通信系统预编码与解码设计，没有考虑信道状态信息不准确的情况，容易受到信道估计误差的干扰，导致系统性能下降；对于非理想信道状态信息条件下的可见光通信系统预编码与解码设计，虽然能够抑制信道估计误差带来的干扰，但均将调制方式限制在幅度对称、零均值的特殊情况，这严重影响了这些设计的适用范围。

发明内容

技术问题：针对现有技术的不足，本发明给出了一种多用户MIMO可见光通信系统的预编码与解码方法。所述方法考虑了信道状态信息不准确的情况，不要求使用幅度对称、零均值的调制方式，针对非理想信道状态信息条件下的多用户MIMO可见光通信系统，以最大化最小用户信干噪比为目标，以考虑LED非线性和室内照明需求的多用户光功率约束为限制，研究了发射端预编码和接收端解码矩阵的联合优化问题。

技术方案：为了解决上述问题，本发明的一种多用户MIMO可见光通信系统的预编码与解码方法包括如下步骤：

步骤A：建立多用户MIMO可见光通信系统下的最小用户信干噪比最大化模型，该最小用户信干噪比最大化模型A1表述为：

受限于：C1：abs{W}b_m-Wc_m≤I_dc-I_L

C2：abs{W}b_m+Wc_m≤I_H-I_dc

C3：Wa_m+I_dc＝I_T