[发明专利]一种基于稀疏贝叶斯学习的可见光通信的均衡方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于稀疏贝叶斯学习的可见光通信的均衡方法及系统，方法包括从光电检测器处获取电域信号；以Volterra级数为基本的架构，采用稀疏贝叶斯学习的方法和卡尔曼滤波迭代的方法构建非线性均衡器；利用所述非线性均衡器对所述电域信号进行自适应补偿，恢复原始发送符号。本发明所提供得一种基于稀疏贝叶斯学习的可见光通信的均衡方法及系统，能够实现VLC系统复杂动态非线性与多径传输损伤的自适应的补偿，提高VLC系统的通信性能。

技术领域

本发明涉及可见光通信领域，特别是涉及一种基于稀疏贝叶斯学习的可见光通信的均衡方法及系统。

背景技术

移动互联技术的快速发展和无线数据业务的倍增必将带来频谱需求的爆炸式增长，频谱供需矛盾将更加突出。可见光通信(Visible Light Communication，VLC)是应对频谱紧缺问题的一种有效解决方案。借助发光二极管(Light Emitting Diode，LED)的发光特性，VLC不仅具有无电磁干扰和绿色环保等优点，又兼具照明和通信的双重功能，在矿井、核电站、机舱和医院等电磁敏感环境，为传统射频通信提供一种有益的补充，具有非常广阔的应用前景。

强度调制直接检测(IM/DD)是VLC系统常用通信架构，主要包括发光器件，无线光链路和光电检测器件。信号收发过程可概述为：发送符号经过调制器后生成电域通信信号；利用电域通信信号幅度的变化对LED的发光强度进行调制，以实现信息电-光转换；光信号经过无线链路传输后到达接收端，在接收端被光电检测器(PD)所捕获，输出光电流信号，进而实现光-电的转换；然后将得到的电域信号进行解调，恢复出原始发送符号。

现有的VLC系统中存在许多问题，使得VLC系统的接收端的信号与原始信号相差甚远，以下为造成这种现象的原因：

照明器件特性非理想的问题：VLC系统中，有很多因素会引入非线性失真，LED、光电转换器(PD)、功率放大器(PA)等器件的非线性特性均会引入非线性失真。而LED是非线性失真的主要来源。主要由于LED的线性输入范围非常有限，信号的幅度过大，就会造成饱和失真；幅度过小，就会造成截止失真。另外，LED载流子密度响应和频率有关，宽带信号激励的LED呈现较为显著的记忆效应，导致LED的调制输出不仅由当前时刻输入信号决定，还取决于前几个时刻的信号。因此，照明器件非理想特性引入严重的非线性失真。

光通信链路的多径传输问题：在室内VLC系统中，通信信道的特性受到很多因素影响，如通信链路格局、路径损耗、多径色散产生的时延等。VLC信道具有显著的多径特性，光信号室内漫射传输时，高速通信易受多径影响，多径效应引起的码间干扰，降低信号传输质量与通信速率。

信道损伤均衡问题：VLC系统的信道损伤主要来自器件的非线性失真与传输信道的多径效应。通常情况下，可在VLC系统中可分别、独立地设计相应的均衡器以补偿非线性失真或抵抗多径衰落。但这样会造成的重复设计、资源浪费的结果。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于稀疏贝叶斯学习的可见光通信的均衡方法及系统，能够实现VLC系统复杂动态非线性与多径传输损伤的自适应的补偿，提高VLC系统的通信性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于稀疏贝叶斯学习的可见光通信的均衡方法，包括：

从光电检测器处获取电域信号；

以Volterra级数为基本的架构，采用稀疏贝叶斯学习的方法和卡尔曼滤波迭代的方法构建非线性均衡器；

利用所述非线性均衡器对所述电域信号进行自适应补偿，恢复原始发送符号。

可选的，所述以Volterra级数为基本的架构，采用稀疏贝叶斯学习的方法和卡尔曼滤波迭代的方法构建非线性均衡器，具体包括：

根据Volterra级数的内核架构，生成回归矩阵；