[发明专利]非平坦信道下多光源多载波可见光通信系统的优化方法

摘要

本发明公开了一种非平坦信道下多光源多载波可见光通信系统的优化方法，包括如下步骤：(1)设置多光源多载波可见光通信系统的参数，包括信道参数、噪声大小和最大光功率，以最大化数据速率R为目标优化；(2)对直流偏置b优化，得到优化后的直流偏置b^*；(3)归一化波束成形向量{u_k}进行优化，k＝1,...,K‑1，其中K是子载波的总个数，得到优化后的归一化波束成形向量(4)根据优化后的归一化波束成形向量得到近似最优的波束成形向量ω^*。本发明的优化方法不需要额外改变系统硬件等外部条件，仅通过简单的计算，就能大大提升系统性能；当系统的最大光功率受限时，优化后的系统光强能够保持恒定，可以兼顾照明；本发明优化方法收敛速度快，易于实现，鲁棒性高。

主权项

1.一种非平坦信道下多光源多载波可见光通信系统的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)设置多光源多载波可见光通信系统的参数，包括信道参数、噪声大小和最大光功率，以最大化数据速率R为目标优化；(2)对直流偏置b优化，得到优化后的直流偏置b^*；具体包括如下步骤：(21)引入中间变量简化问题，通过有效功率归一化得到直流偏置，取其负数作为中间变量其中是传输有效功率，每路LED上的有效传输功率(22)考虑平坦信道下的情况，解出最优的中间变量x^*＝x^*·1，其中x^*＝arg_xf(x；γ_t)＝0,其中是整个系统的总信噪比，γ_i是第i路光源的信噪比，φ(x)是标准正态分布的概率密度函数，Q(x)是正态积分函数；(23)非平坦信道下高信噪比情况下的近似解近似于平坦信道情况下的最优解x_A＝x_A·1，其中x_A＝arg_xf(x；γ_A)＝0,式中k_m是有效子载波的个数，是第k个子载波上的总信噪比，γ_i,k是第i路光源在第k个子载波的信噪比；(24)利用结果近似解x_A计算出近似最优的直流偏置其中是平均光功率,是第i路光源的平均光功率；(3)归一化波束成形向量{u_k}进行优化，k＝1,...,K‑1，其中K是子载波的总个数，得到优化后的归一化波束成形向量具体包括如下步骤；(31)定义归一化波束成形矩阵(32)求解最优其中(·)⁺＝max{·,0}，λ满足g_k是第k个子载波的等效信道增益；(4)根据优化后的归一化波束成形向量得到近似最优的波束成形向量ω^*；具体包括如下步骤：(41)根据功率约束条件，可以得到有效功率其中q_o(x_i)＝φ(x_i)‑x_iQ(x_i)；(42)根据步骤(23)求出的中间变量的近似解x_A，求出对应的有效功率进一步求出归一化波束成形向量的近似解(43)根据归一化波束成形向量的近似解求出近似最优波束成形向量