[发明专利]一种联合天线选择和预编码的混合调光方法

说明书

本发明公开了一种联合天线选择和预编码的混合调光方法，属于无线通信领域，具体为：首先构建室内多用户多小区可见光通信系统的混合调光模块，计算给定调光等级下的激活LED数目，通过天线选择算法和预编码设计，解得满足照明均匀性并最大化系统速率的LED位置和预编码矩阵，将预编码后的信号与直流偏置叠加，构成实际工作LED的驱动信号，通过可见光通信信道传送给接收端的用户，最后用户通过各自的解编码矩阵恢复自身的发送信号向量。本发明在多用户多小区场景下有效提高调光精度，在满足室内照明均匀性的同时实现了高速通信性能。

技术领域

本发明属于无线通信领域，具体涉及一种联合天线选择和预编码的混合调光方法。

背景技术

在过去的二十年里移动数据流量呈现指数增长，传统射频移动通信的局限性日益明显。作为近年来快速发展的新型通信技术，可见光通信(Visible Light Communication,VLC)拥有数百太赫兹无需授权的可见光频谱，并且能够附加在现有的照明基础设施上进行通信，如文献1。此外，VLC不会对同一个小区内的射频通信造成干扰，对人体无辐射安全性高；这些优点促进了可见光通信的飞速发展，与此同时也对可见光通信系统提出了更高的要求。

为了在不同亮度等级下实现高速数据的传输，调光技术对于可见光通信的实际应用具有重要意义。

现有的调光技术包括数字调光、模拟调光和空间调光。数字调光通过调整信号占空比调节亮度，限制了通信数据率，如文献2和3；模拟调光通过调整信号幅度调节亮度，故在调光等级较高和较低的场景下容易引起削峰噪声，降低了通信性能，如文献4和5。空间调光通过改变激活LED(Light Emitting Diode)的个数来调节亮度，故调光精度受到室内LED个数的限制，如文献6和7。

上述的三种调光方法目前都只在单小区的可见光通信系统中使用，然而在实际的室内场景，例如办公场所中，多用户(Multi-user,MU)多小区(Multi-cell,MC)通信系统更加常见。即便上述单小区的调光方式可以直接应用于MC场景，仍需进一步考虑包括室内照明均匀性在内的MC特有的一些需求。

因此，需要研究一种适用于MU MC可见光通信系统的，既能实现调光和照明均匀性，又能实现高速可靠通信的调光技术。

[1]M.Obeed,A.M.Salhab,M.Alouini,and S.A.Zummo,“On optimizing VLCnetworks for downlink multi-user transmission:A survey,”IEEE Commun.SurveysTuts.,vol.21,no.3,pp.2947–2976,2019.

[2]K.Lee and H.Park,“Modulations for visible light communicationswith dimming control,”IEEE Photon.Technol.Lett.,vol.23,no.16,pp.1136–1138,2011.

[3]X.You,J.Chen,H.Zheng,and C.Yu,“Efficient data transmission usingMPPM dimming control in indoor visible light communication,”IEEE Photon.J.,vol.7,no.4,Aug.2015.Art.no.15301325.

[4]R.Belli,J.Portugheis,and C.Runge,“On optimal non-equally spaced m-pam in dimmable visible light communication,”IEEE Photon.Technol.Lett.,vol.29,no.19,pp.1619–1622,2017.