[发明专利]四色可见光通信系统的预编码和驱动电流联合优化方法

摘要

本发明公开了一种四色可见光通信系统的预编码和驱动电流联合优化方法，优化设计的目标是在满足照明质量的要求下，使得相应光信道下信号估计的和均方误差（MSE）最小化。不同于现有的三色可见光通信的预编码矩阵的优化问题，四色可见光通信系统增加了一个光通信波分复用信道的同时，也提供了调节室内照明质量的能力。针对此优化问题，首先通过线性混光方程组将非线性的显色指数的约束转化为线性的混光比例的约束，然后通过引入半定松弛算法对MSE的最小值进行优化求解。

主权项

一种四色可见光通信系统的预编码和驱动电流联合优化方法，其特征在于，该方法遍历满足色温约束和显色指数约束的黄光LED的功率α对应的所有可行域[αi,αj]，得到所有与α的可行域[αi,αj]对应的局部最优预编码矩阵，从中选取对应于最小均方误差的局部最优预编码矩阵作为四色可见光通信系统的最优预编码矩阵Fopt，选取对应于最小均方误差的局部最优驱动电流作为四色可见光通信系统的最优驱动电流bopt；其中对功率α每个可行域进行处理，确定与可行域[αi,αj]对应局部最优预编码矩阵的具体步骤为：(1)根据下式所示的色温约束，选取可以混成白光的初始驱动电流b(0)：KDb(0)＝α0c1+c2其中，K为将同色LED集合在一起的转换矩阵，D为LED驱动电流向量与光强向量的转换系数，α0为初始黄光LED的功率，c1、c2分别为四色混白光时各单色LED功率与黄光LED功率的一次项转换系数和常数项转换系数；(2)首先根据四色可见光通信系统的信道矩阵H和初始驱动电流b(0)，得到由预编码和驱动电流联合优化的目标函数、非负约束条件、色温与显色指数组成的照明约束条件、数据流数导致的秩约束条件，然后根据所述目标函数和约束条件，建立预编码和驱动电流联合优化的模型，忽略Rank(Q)＝K这一秩约束条件，利用半正定规划问题的求解方法，获得局部的最优预编码协方差矩阵Q和最优驱动电流b；(3)判断初始驱动电流b(0)和最优驱动电流b是否相等，若相等则记录局部最优预编码协方差矩阵Q和最优驱动电流b，进入步骤(4)，否则，令b(0)＝b，并返回步骤(2)；(4)根据最优预编码协方差矩阵，列出一系列满足非负约束条件且协方差矩阵为局部最优预编码协方差矩阵Q的高斯随机矩阵(5)计算所列出的高斯随机矩阵对应的均方误差，从中选取对应于最小均方误差的随机矩阵作为局部最优预编码矩阵F。