本發(fā)明涉及可見(jiàn)光通信，具體為一種用于室內(nèi)可見(jiàn)光通信裝置改進(jìn)的均衡方法。

背景技術(shù)：

1、在室內(nèi)vlc系統(tǒng)中，光信號(hào)在傳遞的過(guò)程中由于各種障礙物的影響，使到達(dá)接收端的路徑有數(shù)條，各條路徑的時(shí)間也不相同，引起了多徑效應(yīng)，造成接收端接收信號(hào)時(shí)，碼元出現(xiàn)拖尾衰減以及碼元互疊現(xiàn)象，采樣信號(hào)就會(huì)失真，可能導(dǎo)致判決錯(cuò)誤，嚴(yán)重時(shí)造成誤碼，無(wú)法接收正確信息。為了改善可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的傳輸性能，提升系統(tǒng)的可靠性，消除碼間干擾，就要對(duì)信道進(jìn)行補(bǔ)償，所以在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中引入均衡技術(shù)就顯得十分重要。

2、中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為“cn11674326a”，名稱(chēng)為“一種可見(jiàn)光信號(hào)接收與均衡方法”，是一種基于照明led發(fā)光過(guò)程與機(jī)理隨機(jī)生成二進(jìn)制數(shù)據(jù)比特流，建立led傳輸模型,將所述二進(jìn)制數(shù)據(jù)比特流經(jīng)由led傳輸模型轉(zhuǎn)換為帶有信號(hào)的白光,記為第一光信號(hào)；將所述第一光信號(hào)通過(guò)信道傳輸至光電濾波器并輸出，其中所述第一光信號(hào)經(jīng)由光電濾波器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；將所述電信號(hào)經(jīng)由目標(biāo)均衡器進(jìn)行調(diào)碼，輸出多極點(diǎn)均衡的光信號(hào)，記為第二光信號(hào)，其中輸出過(guò)程中經(jīng)由led傳輸模型將輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)；后處理所述第二光信號(hào)并轉(zhuǎn)換成照明光輸出。該均衡方法計(jì)算復(fù)雜，得到最終結(jié)果不理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、(一)解決的技術(shù)問(wèn)題

2、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于室內(nèi)可見(jiàn)光通信裝置改進(jìn)的均衡方法，嘗試基于卡爾曼濾波應(yīng)用于級(jí)聯(lián)型cma均衡算法中，解決室內(nèi)可見(jiàn)光系統(tǒng)中誤差大以及收斂速度不理想的問(wèn)題，同時(shí)本發(fā)明提出的方法過(guò)程簡(jiǎn)單，誤碼率更低。

3、(二)技術(shù)方案

4、本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的具體采用以下技術(shù)方案：

5、一種用于室內(nèi)可見(jiàn)光通信裝置改進(jìn)的均衡方法；其特征在于：具體包括如下步驟：

6、步驟一：確定光源與布局：選擇rgb三基色的led作為光源，并且通過(guò)合理布局是光照滿(mǎn)足通信需求；

7、步驟二：確定可見(jiàn)光通信信道模型：選擇可見(jiàn)光通信信道模型，選擇通常情況下使用的高斯白噪聲作為噪聲源；

8、步驟三：建立可見(jiàn)光通信系統(tǒng)模型：系統(tǒng)模型為室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)；

9、步驟四：構(gòu)建級(jí)聯(lián)型cma均衡器：級(jí)聯(lián)型盲均衡器一級(jí)選用wt-cma均衡器二級(jí)選用判決反饋均衡器；

10、步驟五：接入卡爾曼濾波判決反饋均衡器：輸出結(jié)果接入卡爾曼判決反饋均衡器對(duì)結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償和二次均衡。

11、進(jìn)一步地，所述步驟一中，rgb三基色led利用紅綠藍(lán)三基色按照3：6：1的比例混合發(fā)光，在室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中，接收端不僅能收到來(lái)自led直射的光信號(hào)，而且還能接收到由墻壁、天花板等障礙物一次或多次反射過(guò)來(lái)的光信號(hào)；總的接收功率等于直射功率和一次或多次反射功率的總和。

12、進(jìn)一步地，所述步驟二中，一般接收機(jī)位置不變；射線(xiàn)追蹤模型適用于發(fā)射端和接收端位置相對(duì)不變的場(chǎng)所，采用射線(xiàn)追蹤模型來(lái)求得信號(hào)的單位沖擊響應(yīng)；在可見(jiàn)光通信的過(guò)程中，太陽(yáng)光和各種電子設(shè)備產(chǎn)生的光源會(huì)作為噪聲存在于可見(jiàn)光通信信道中；將這些噪聲等效為高斯白噪聲。

13、進(jìn)一步地，所述步驟三中，室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)包括調(diào)制模塊、驅(qū)動(dòng)電路、led、信道、光電轉(zhuǎn)換模塊、電路放大模塊、均衡器、判決電路模塊。

14、進(jìn)一步地，所述步驟四中，第一級(jí)采用wt-cma進(jìn)行均衡，有效濾除信號(hào)的噪聲，并降低符號(hào)間的相關(guān)性，起到了初步均衡的作用，第二級(jí)采用判決引導(dǎo)均衡器，對(duì)第一級(jí)別的均衡器輸出信號(hào)進(jìn)行二級(jí)均衡，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行判決，將二級(jí)均衡均衡的結(jié)果輸送到前一級(jí)的均衡器用以校準(zhǔn)。

15、進(jìn)一步地，所述步驟五中，卡爾曼濾波根據(jù)接收到信號(hào)抽樣自適應(yīng)的更新均衡器的抽頭系數(shù)；在訓(xùn)練階段，均衡器不停地搜索以使采樣輸出信號(hào)與接收機(jī)本地產(chǎn)生的理想?yún)⒖夹盘?hào)的偏差最?。划?dāng)剩余畸變小，均衡器切換到判決模式，參考信號(hào)轉(zhuǎn)換為由均衡輸出信號(hào)到最近符號(hào)的判決信號(hào)。

16、(三)有益效果

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種用于室內(nèi)可見(jiàn)光通信裝置改進(jìn)的均衡方法，具備以下有益效果：

18、(1)本發(fā)明通過(guò)在正交小波變換的均衡器基礎(chǔ)上加入了判決引導(dǎo)的均衡器結(jié)構(gòu)，先通過(guò)正交小波變換的盲均衡器對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，能夠有效濾去噪聲分量，再通過(guò)第二級(jí)均衡器，使算法的誤差進(jìn)一步降低。

19、(2)本發(fā)明針對(duì)需要犧牲一部分帶寬來(lái)發(fā)送訓(xùn)練序列的問(wèn)題，研究了基于cam算法的級(jí)聯(lián)型算法，該算法能依靠自有信息進(jìn)行均衡，它不需要額外的訓(xùn)練序列來(lái)獲取信道的狀態(tài)信息，就能夠進(jìn)行均衡。

20、(3)本發(fā)明提出的一種用于室內(nèi)可見(jiàn)光通信裝置改進(jìn)的均衡方法，可以在短時(shí)間內(nèi)快速收斂，并且可以有效降低碼間干擾的影響。

技術(shù)特征：

1.一種用于室內(nèi)可見(jiàn)光通信裝置改進(jìn)的均衡方法；其特征在于：具體包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于室內(nèi)可見(jiàn)光通信裝置改進(jìn)的均衡方法，其特征在于：所述步驟一中，rgb三基色led利用紅綠藍(lán)三基色按照3：6：1的比例混合發(fā)光，在室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中，接收端不僅能收到來(lái)自led直射的光信號(hào)，而且還能接收到由墻壁、天花板等障礙物一次或多次反射過(guò)來(lái)的光信號(hào)；總的接收功率等于直射功率和一次或多次反射功率的總和。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于室內(nèi)可見(jiàn)光通信裝置改進(jìn)的均衡方法，其特征在于：所述步驟二中，一般接收機(jī)位置不變；射線(xiàn)追蹤模型適用于發(fā)射端和接收端位置相對(duì)不變的場(chǎng)所，采用射線(xiàn)追蹤模型來(lái)求得信號(hào)的單位沖擊響應(yīng)；在可見(jiàn)光通信的過(guò)程中，太陽(yáng)光和各種電子設(shè)備產(chǎn)生的光源會(huì)作為噪聲存在于可見(jiàn)光通信信道中；將這些噪聲等效為高斯白噪聲。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于室內(nèi)可見(jiàn)光通信裝置改進(jìn)的均衡方法，其特征在于：所述步驟三中，室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)包括調(diào)制模塊、驅(qū)動(dòng)電路、led、信道、光電轉(zhuǎn)換模塊、電路放大模塊、均衡器、判決電路模塊。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于室內(nèi)可見(jiàn)光通信裝置改進(jìn)的均衡方法，其特征在于：所述步驟四中，第一級(jí)采用wt-cma進(jìn)行均衡，有效濾除信號(hào)的噪聲，并降低符號(hào)間的相關(guān)性，起到了初步均衡的作用，第二級(jí)采用判決引導(dǎo)均衡器，對(duì)第一級(jí)別的均衡器輸出信號(hào)進(jìn)行二級(jí)均衡，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行判決，將二級(jí)均衡均衡的結(jié)果輸送到前一級(jí)的均衡器用以校準(zhǔn)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于室內(nèi)可見(jiàn)光通信裝置改進(jìn)的均衡方法，其特征在于：所述步驟五中，卡爾曼濾波根據(jù)接收到信號(hào)抽樣自適應(yīng)的更新均衡器的抽頭系數(shù)；在訓(xùn)練階段，均衡器不停地搜索以使采樣輸出信號(hào)與接收機(jī)本地產(chǎn)生的理想?yún)⒖夹盘?hào)的偏差最?。划?dāng)剩余畸變小，均衡器切換到判決模式，參考信號(hào)轉(zhuǎn)換為由均衡輸出信號(hào)到最近符號(hào)的判決信號(hào)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于可見(jiàn)光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其為一種用于室內(nèi)可見(jiàn)光通信裝置改進(jìn)的均衡方法。具體方法包括以下步驟，步驟一確定光源與布局，步驟二確定可見(jiàn)光通信信道模型，步驟三建立可見(jiàn)光通信系統(tǒng)模型，步驟四構(gòu)建級(jí)聯(lián)型CMA均衡器，步驟五接入卡爾曼濾波判決反饋均衡器，本發(fā)明可見(jiàn)光通信存在碼間干擾和均衡后信號(hào)損失等問(wèn)題進(jìn)行了研究，本發(fā)明提出的算法克服了原算法的缺點(diǎn)，具有很好的穩(wěn)定性，并且不會(huì)犧牲收斂速率，并且在該算法下系統(tǒng)的通信性能得到了很大的提升，該算法下系統(tǒng)的誤碼率得到了有效地降低。

技術(shù)研發(fā)人員：唐雁峰,范嘉宏,李銳,郝子強(qiáng),李光日,劉大鹍,馬元,王春陽(yáng),于國(guó)棟,朱德鵬,馮國(guó)旭
受保護(hù)的技術(shù)使用者：長(zhǎng)春理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10