[发明专利]一种可见光通信中信道相关性的降低方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学领域，特别是涉及一种可见光通信中信道相关性的降低方法和系统。

背景技术

在可见光通信(英文：Visible Light Communication，缩写：VLC)领域，主要使用发光二极管(英文：Light Emitting Diode，缩写：LED)作为发送端，光电二极管(英文：Photo-Diode，缩写：PD)作为接收端，以实现光通信传输。为了提高传输速率，多采用并行的传输方式，例如在多输入多输出(英文：Multiple-Input Multiple-Output，缩写：MIMO)系统中采用的并行结构的LED阵列和PD阵列。通过阵列中多个LED灯的并行工作，可以有望将光通信传输速率提高到Tb/(s·mm²)。

传统的LED阵列中LED数量较小，各个LED间距也比较大，限制了VLC-MIMO系统的推广和应用，但是当增加LED阵列中LED的数量，并减少LED阵列的体积时，将会导致PD的信道相关性很大，即PD阵列中的一个PD可以接收到多个LED发出的光，且接收到的多个LED的光强度相差不大，造成大量的信号干扰，例如图1所示的情况，图示的PD阵列所受到的信道相关性很大，从而导致无法或很难解析出光传输的信号。

为了解决信道相关性大的问题，现有技术主要分为两类，一类是采用光学手段，另一类是采用电学手段，但是无论是哪一种技术手段，降低信道相关性的程度都是有限的。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可见光通信中信道相关性的降低方法和系统，实现提高降低信道相关性的目的。

本发明实施例提供了一种可见光通信中信道相关性的降低方法，应用于多输入多输出MIMO系统中，所述MIMO系统中包括发光二极管LED阵列和光电二极管PD阵列，所述LED阵列中LED单元的数量与所述PD阵列中PD单元的数量相同；

所述方法至少包括以下两种方式的结合：第一种方式和第二种方式；

所述第一种方式为利用电学手段降低信道的相关性；

所述第二种方式为利用光学手段降低信道的相关性。

优选的，所述电学手段包括对所述LED阵列中LED单元的功率进行调节，以使LED单元的功率不同。

优选的，所述对所述LED阵列中各LED的功率进行调节，以使各LED的功率不同包括：

将所述LED阵列中的LED单元划分为至少两组，针对所述至少两组LED单元设定初始的功率比值；

基于所述初始的功率比值进行调整；

在调整的过程中，实时计算所述LED阵列与所述PD阵列之间的N×N信道矩阵，所述信道矩阵中第i行、第j列的数值为所述LED阵列中第j个LED单元到所述PD阵列中第i个PD单元之间通信链路的直流增益，N为所述PD单元和所述LED单元的数量；

计算所述信道矩阵每行或每列的干信比，所述干信比为一行或一列信道矩阵元素中第一数值与第二数值之比，所述第一数值为除了目标元素外的N-1个信道矩阵元素数值的平方和，所述第二数值为目标元素数值的平方和，其中，所述目标元素的数值为所在行和所在列中数值最大的；

若所述信道矩阵每行或每列的干信比中最大的干信比小于或等于第一预设值，则停止调整所述功率比值。

优选的，所述LED阵列的LED单元和所述PD阵列的PD单元具有一一对应关系。

优选的，每行或每列的目标元素处于所述信道矩阵的主对角线上，所述主对角线为从所述信道矩阵的左上到右下的对角线。

优选的，所述光学手段包括：

对所述LED阵列中LED单元的倾斜角度进行调整，以使LED单元的倾斜角度不同。

优选的，所述对所述LED阵列中LED单元的倾斜角度进行调整，以使LED单元的倾斜角度不同包括：

调整所述LED阵列中LED单元的倾斜角度；

在调整的过程中，实时计算所述LED阵列与所述PD阵列之间的N×N信道矩阵，所述信道矩阵中第i行，第j列的目标元素的数值为所述LED阵列中第j个LED单元到所述PD阵列中第i个PD单元之间通信链路的直流增益，N为所述PD单元和所述LED单元的数量；

若所述信道矩阵中所述目标元素的数值为第i行和第j列中数值最大的，且所述目标元素在第j列中的干信比小于或等于第二预设值，确定对所述LED阵列中第j个LED单元中的倾斜角度调整完毕。

优选的，对所述LED阵列中LED单元调整的倾斜角度小于LED单元的最大发光角度。