[发明专利]MIMO可见光通信系统的信号处理方法

说明书

一种MIMO可见光通信系统的信号处理方法，包括以下步骤：对于MIMO信道建模，并获得系统的信道矩阵H，矩阵元素h_ji表示第i个LED经过信道后到达第j个PD的信道增益；选择信号合并个数；通过设置阈值δ，当矩阵元素h_ji＞δ时，认为第i个LED发出的信号有效到达第j个PD，否则视为干扰；判断出n_i个有效接收到信号的PD，即选择这n_i个PD的信号进行后续合并处理；合并接收信号；对于每一路LED发出的信号，将多个PD接收到的信号进行合并，其权重与信道增益成正比；合并后的信号表示为原始接收信号前乘权重；采用串行干扰消除方式，将所有合并后的信号减去信号间的干扰从而解调出原始信号；接收到的信号全部处理后，计算信噪比与信道容量。

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种MIMO可见光通信系统的信号处理方法。

背景技术

可见光通信(Visible Light Communication，VLC)是指将信息调制到LED灯发出的可见光中，接收端利用光电检测器(PD)将可见光并转换为电信号，并从中解调出相应的调制信息的技术。而MIMO可见光通信系统，则是将多输入多输出(Multiple In MultipleOut，MIMO)技术应用至可见光通信，在发端使用多个LED发送信号，接收端使用多个光电探测器接收信号，从而有效提高系统传输速率。

在MIMO系统中，由于收发端的偏移与旋转，相同LED的成像可能分布在不同的PD上，对信号的检测和还原带来困难。因此，对于不同PD接收到的信号如何合并是一个重要问题，理想的合并方法应该有效提高信噪比，并且有利于后续信号恢复。

此外，在收发端对准的理想情况下，MIMO系统的信道矩阵为一对角阵，也就是，每个PD仅能接收到对应LED的信号。但由于收发端的移动，PD会接收到来自多个不同LED的信号，也就是信道矩阵的非对角元素变为非零。这种情况下，信号间的相互干扰会严重影响信号质量。因此，在信号处理步骤，要尽量消除非对角元素的影响，降低系统误码率。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种MIMO可见光通信系统的信号处理方法，以期部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一方面，提供了一种MIMO可见光通信系统的信号处理方法，包括以下步骤：

对于MIMO信道建模，并获得系统的信道矩阵H，矩阵元素h_ji表示第i个LED经过信道后到达第j个PD的信道增益；

选择信号合并个数；通过设置阈值δ，当矩阵元素h_ji＞δ时，认为第i个LED发出的信号有效到达第j个PD，否则视为干扰；判断出n_i个有效接收到信号的PD，即选择这n_i个PD的信号进行后续合并处理；

合并接收信号；对于每一路LED发出的信号，将多个PD接收到的信号进行合并，其权重与信道增益成正比；合并后的信号表示为原始接收信号前乘权重；

采用串行干扰消除方式，将所有合并后的信号减去信号间的干扰从而解调出原始信号；

接收到的信号全部处理后，计算信噪比与信道容量。

其中，在对于MIMO信道建模，并获得系统的信道矩阵H，矩阵元素h_ji表示第i个LED经过信道后到达第j个PD的信道增益的情况下，原始接收到的信号表示为：

其中，x为发射信号，y为接收信号，N_t表示发射端LED总个数，为大于等于2的整数，z为噪声。