基于颜色空间的室内VLC多流空间调制系统的工作方法

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	基于颜色空间的室内VLC多流空间调制系统的工作方法
其他题名	基于颜色空间的室内VLC多流空间调制系统的工作方法
	白智全; 郭蒙; 庞珂; 杨颖超; 寇晓辉
	2019-08-06
专利权人	山东大学
公开日期	2019-08-06
授权国家	中国
专利类型	发明申请
摘要	基于颜色空间的室内VLC多流空间调制系统的工作方法，属于无线光通信领域。该方案利用由四种彩色激光源组成的激光二极管LD提供的颜色空间来承载信息比特。系统的通信过程分为三步，首先发送端的信息比特经过串并转换为三部分进入信号调制模块，第一部分用来选择LD激活模式，第二部分被映射为PAM调制信号，这两部分联合映射为调制信号s，第三部分映射为LD的颜色信号s’，三部分共同组成发送信号x并由所选LD经过可见光信道发送至接收端，最后接收端采用最大似然检测方法对接收信号进行解调，恢复出原始信号。该方案利用了颜色域和空间域的自由度，有效地提高了系统的传输速率，完善了系统性能。
其他摘要	基于颜色空间的室内VLC多流空间调制系统的工作方法，属于无线光通信领域。该方案利用由四种彩色激光源组成的激光二极管LD提供的颜色空间来承载信息比特。系统的通信过程分为三步，首先发送端的信息比特经过串并转换为三部分进入信号调制模块，第一部分用来选择LD激活模式，第二部分被映射为PAM调制信号，这两部分联合映射为调制信号s，第三部分映射为LD的颜色信号s’，三部分共同组成发送信号x并由所选LD经过可见光信道发送至接收端，最后接收端采用最大似然检测方法对接收信号进行解调，恢复出原始信号。该方案利用了颜色域和空间域的自由度，有效地提高了系统的传输速率，完善了系统性能。
主权项	一种基于颜色空间的室内VLC即可见光通信多流空间调制系统的工作方法，该系统包括Nt个发送激光二极管LD和Nr个接收光电检测器PD，每个LD由红绿黄蓝四种颜色的激光源组成，其数据传输过程主要分为三个步骤：首先，输入信息比特经过串并转换为三部分，第一部分用来选择Na个发送LD，其中1≤Na≤Nt；第二部分被映射为M阶光强调制信号即PAM信号，其表达式为m和I分别为光强级数和平均光功率，前两部分联合映射为调制信号s；第三部分映射为LD的颜色信号s’，三部分共同组成发送信号x；然后由所选的Na个LD通过可见光信道将x传输至接收端的PD；最后，接收端对PD的接收信号进行解调恢复，得到原始信号，该方法的具体步骤如下： 1)首先发送端将个比特信息经过串并分组转换为三部分进入发送端的信号调制模块，其中符号分别表示向下取整运算、二项式系数运算；前个比特信息用来选择Na个发送LD，Nalog2M个比特信息用来映射为M阶PAM信号，然后这两部分联合映射为调制信号s；最后2Na个比特信息用来选择发送LD四种激光源中的一种颜色，即映射为信号s’，然后由x＝ss’即s与s’相乘，得到发送信号x； 2)在可见光信道中，视距链路即LOS链路信号的能量远大于扩散链路信号的能量，仅考虑LOS链路下的信道，假设发送端完全同步，在接收端接收到的信号表示为y＝rHx+w＝rH(ss')+w，其中x为发送信号，s为联合调制信号，s’为颜色信号；r为光电检测器PD的光电转换系数；H是一个Nr×Nt的VLC信道矩阵，表示为hij为VLC信道系数，其表达式为其中A表示接收端光电检测器的有效接收面积、dij表示第j个发送LD到第i个接收PD的有效距离、φij表示第j个发送LD到第i个接收PD的俯视角度、表示第j个发送LD到第i个接收PD的仰视角度、m’表示发送端的朗伯辐射序数，其表达式为其中Φ1/2表示发送LD的功率半角、Ψc表示接收PD的视场角；w表示发送端到接收端的信道噪声； 3)接收端对PD的接收信号利用最大似然检测算法，其表达式为进行检测和解调恢复出原始信号，式中符号\|\|·\|\|F、argmin分别表示矩阵的F-范数、矩阵F-范数的平方、所有的范数平方值中取最小值，此表达式表示接收信号与所有发送信号距离最小的发送信号即为检测到的信号；表示通过最大似然检测后得到的发送端的发送信号，经推导分析可得在VLC信道下该系统的误符号率的理论表达式为其中表示所有可能传输的调制信号的个数，sq表示第q个调制信号，s'q’表示第q’个颜色信号，σ为噪声标准差，Q(.)即标准正态分布的右尾函数，表示为其中t＝u，表示检测信号与发送信号之间的距离。
申请日期	2019-05-08
专利号	CN110098871A
专利状态	申请中
申请号	CN201910379114.4
公开（公告）号	CN110098871A
IPC 分类号	H04B10/524 \| H04B10/54 \| H04B10/116
专利代理人	陈桂玲
代理机构	济南金迪知识产权代理有限公司
文献类型	专利
条目标识符	http://ir.opt.ac.cn/handle/181661/55427
专题	半导体激光器专利数据库
作者单位	山东大学
推荐引用方式 GB/T 7714	白智全,郭蒙,庞珂,等. 基于颜色空间的室内VLC多流空间调制系统的工作方法. CN110098871A[P]. 2019-08-06.

条目包含的文件
文件名称/大小	文献类型	版本类型	开放类型	使用许可
CN110098871A.PDF（631KB）	专利		开放获取	CC BY-NC-SA	请求全文