FDM等。 [0090]為產(chǎn)生滿足VLC信道傳輸條件的實(shí)值00FDM時(shí)域信號(hào)，DC0-0FDM系統(tǒng)中的頻域調(diào)制 數(shù)據(jù)點(diǎn)要滿足Hermitian共輒對(duì)稱性，即假設(shè)有N個(gè)載波和頻域調(diào)制數(shù)據(jù)X= [X0山，X2，…， Χν-ι]，應(yīng)滿足
[0091 ]第i個(gè)LED燈上的頻域數(shù)據(jù)fi在OFDM調(diào)制器中被調(diào)制在各個(gè)載波上，經(jīng)過(guò)反傅里葉 變換（Inverse Fast Fourier Transform，IFFT)后將頻域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的時(shí)域信號(hào)x〇,i (t)，所需的直流偏置大小為=ζ^Ε{χΙ(?)}，其中l(wèi)〇l〇gi〇G2+l)[dB]表示給定的直流 偏置強(qiáng)度。XM(t)是一個(gè)有正有負(fù)的實(shí)值信號(hào)，且滿足E{xM(t)}=0。在添加直流偏置和削 波操作后得到最終滿足VLC信道傳輸要求的非負(fù)實(shí)發(fā)射信號(hào)Xl(t) ? xodO+BDu，其中BDC>1 表示直流偏置的大小。因此第i個(gè)LED燈上發(fā)射信號(hào)的期望為：
[0092] E{xi(t)} ? E{xo,i(t)+BDC,i} =E{xo,i(t)}+E{BDC,i} =BDC,i (7)
[0093] 當(dāng)直流偏置足夠大時(shí)，削波噪聲對(duì)信號(hào)期望的影響較小，可認(rèn)為有E{Xl(t)} = BDC>1。在采用頂/DD技術(shù)的VLC系統(tǒng)中，LED燈所發(fā)射光信號(hào)的數(shù)學(xué)期望也即是該燈的平均發(fā) 射光功率，根據(jù)式(7)得第i個(gè)LED燈的平均發(fā)光功率大小為在一定的直流偏置 基準(zhǔn)下，如7dB和13dB時(shí)，直流偏置的大小與信號(hào)的方差成正比，因此按照傳統(tǒng)DC0-0FDM直 流偏置添加標(biāo)準(zhǔn)下第i個(gè)LED燈的平均發(fā)光功率與 X(M(t)相關(guān)，各個(gè)LED上X(M(t)不同的方 差使得該標(biāo)準(zhǔn)下每盞LED燈的發(fā)光強(qiáng)度各不相同。而實(shí)際中LED燈通常對(duì)稱安裝于室內(nèi)天花 板上，為了保證室內(nèi)均勻照明一般需要每個(gè)LED燈發(fā)出的平均光功率P Qpt,41 = 1，· 2,…， Nt)相同，因此在一定的直流偏置強(qiáng)度基準(zhǔn)下，為了盡可能減少由于DC0-0FDM造成的削波噪 聲的影響，MU-M頂(MXFDM-VLC系統(tǒng)應(yīng)該在滿足所需直流偏置最大LED燈的基礎(chǔ)上，對(duì)其它 L E D燈采用相同的直流偏置，也即將所有燈的直流偏置大小均設(shè)置為
這樣即可在滿足室內(nèi)均勻照明的同時(shí)，也達(dá)到了 VLC信 息傳輸?shù)哪康摹Ｗ詈蟮玫剿蠳t個(gè)LED燈上的發(fā)射光信號(hào)x(t)為：
[0094] x(，）二（'(/)，.. vv\ (/))〃 (8)
[0095] 它們滿足光功率一致，也即：
[0096]
(9)
[0097]每個(gè)用戶終端的用來(lái)接收通過(guò)光信道的調(diào)制光信號(hào)。經(jīng)過(guò)VLC信道傳輸后，第q 個(gè)ro上的接收信號(hào)可以表示為：
[0098]
(10)
[0099] 其中hqi表示第i個(gè)LED燈與第q個(gè)PD之間的信道增益，Xi(t)表示在第i個(gè)LED燈上的 光信號(hào)，nq(t)表示第q個(gè)PD上的零均值加性高斯白噪聲（Addition White Gaussian Noise，AWGN)，R表示Η)的光電轉(zhuǎn)化效率。LED燈產(chǎn)生的調(diào)制光信號(hào)經(jīng)過(guò)PD和光電轉(zhuǎn)化處理， 光信號(hào)被轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。接著對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行00FDM解調(diào)得到頻域數(shù)據(jù)，得到第j個(gè)用戶上 的等效接收信號(hào)^為：
[0100]
[0101] 使用公式(2)生成的矩陣山的共輒轉(zhuǎn)置對(duì)獲得的信號(hào)進(jìn)行處理，得到用戶j的數(shù)據(jù) 估計(jì)向量如下：
[0102]
[0103] 爾后進(jìn)仃?duì)柸胨迫慌{調(diào)（Maximum likelihood detector，MLLU，以牧低的復(fù)雜度 解出符號(hào)和符號(hào)所在的數(shù)據(jù)流編號(hào)，即從可能的符號(hào)向量組合 ι^>eh, V__，?}i = U,…,iV;,/)中選取與估計(jì)信號(hào)歐式距離最小的向量組合，其中 uf表示調(diào)制符號(hào)s在數(shù)據(jù)流編號(hào)k上傳輸?shù)暮蜻x向量組合，也即：
[0104]
[0105] 其中f和^分別表示估計(jì)符號(hào)和估計(jì)數(shù)據(jù)流編號(hào)。
[0106] 基于上述理論設(shè)計(jì)，圖3給出了本實(shí)施例的實(shí)施流程，即一種預(yù)編碼MM0-00FDM可 見(jiàn)光通信方法，其具體過(guò)程為：
[0107] 第1步:得到室內(nèi)環(huán)境各個(gè)用戶的信道矩陣；
[0108] 第2步:根據(jù)室內(nèi)環(huán)境信道矩陣，由BD方法計(jì)算每個(gè)用戶的預(yù)編碼矩陣；
[0109] 第3步:將每個(gè)用戶的比特?cái)?shù)據(jù)流使用SM或SPPM調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制；
[011 0]第4步:根據(jù)預(yù)編碼矩陣生成預(yù)編碼后的數(shù)據(jù)；
[0111]第5步:使用00FDM對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，生成每個(gè)LED燈上的待傳輸光信號(hào)；
[0112]第6步:在每個(gè)用戶的接收端對(duì)接收光信號(hào)進(jìn)行00FDM解調(diào)恢復(fù)；
[0113] 第7步:使用公式
對(duì)00FDM解調(diào)后的信號(hào)進(jìn)行恢復(fù)；
[0114] 第8步:解調(diào)得到每個(gè)用戶的比特?cái)?shù)據(jù)流。
[0115]為更充分地闡述本發(fā)明所具有的有益效果，以下結(jié)合仿真分析及結(jié)果，進(jìn)一步對(duì) 本發(fā)明的有效性和先進(jìn)性予以說(shuō)明。仿真系統(tǒng)選取典型的室內(nèi)房間模型，天花板上對(duì)稱設(shè) 置Nt = 4個(gè)LED燈，用戶終端數(shù)目K = 2，每個(gè)用戶終端配備2個(gè)PD，也即Nr,i = Nr,2 = 2。為了滿 足設(shè)備小型化的需求，同個(gè)用戶終端的2個(gè)Η)間的距離設(shè)為10cm。房間模型與噪聲量選取與 參考文獻(xiàn) "Y · Hong，J · Chen，Z · Wang and C. Yu , ^Performance of a precoding ΜΙΜΟ system for decentralized multiuser indoor visible light communications"，IEEE Photonics Journal，vol · 5，no · 4，pp · 7800211-7800211，Aug · 2013" 中的場(chǎng)景一致。為公平 比較，MU-MIM0-00FDM-SM系統(tǒng)采用二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制（Binary Phase Shift Keying， BPSK)，SPPM系統(tǒng)使用2PPM調(diào)制，這樣每用戶每符號(hào)傳輸比特?cái)?shù)為m = 2。00FDM調(diào)制部分使用 7dB直流偏置強(qiáng)度。
[0116] 圖4給出了本發(fā)明所提出的基于SM和SPPM的系統(tǒng)隨光功率變化的BER性能曲線，并 與基于重復(fù)編碼(Repet it ion Code，RC)和空間復(fù)用（Spatial Multiplexing，SMP)的傳統(tǒng) VLC系統(tǒng)的性能進(jìn)行了比較。在m=2時(shí)，RC和SMP分別使用正交相移鍵控(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)和BPSK調(diào)制。如圖4所示，本發(fā)明提出的基于SM和SPPM的系統(tǒng)的隨光功 率變化的BER性能要優(yōu)于普通系統(tǒng)的BER性能，顯示了本方案在提高通信系統(tǒng)傳輸可靠性的 效果。在7dB的直流偏置條件下，在BER為10- 3時(shí)，基于SM的系統(tǒng)比基于RC和SMP的系統(tǒng)所需光 功率減少約2.4W，而基于SPPM的系統(tǒng)所需光功率比基于SM的系統(tǒng)進(jìn)一步減少約1.4W。
[0117] 圖5進(jìn)一步給出了不同系統(tǒng)在m=2時(shí)的歸一化有效頻譜效率（Normalised Effective Spectral Efficiency，NESE)。基于RC、SMP和SM系統(tǒng)的NESE定義為
g *Mf、T和B分別表示每幀有效信息比特?cái)?shù)、每幀持續(xù)時(shí)間、系 統(tǒng)帶寬，F(xiàn)ER則表示誤幀率(Frame Error Rate，F(xiàn)ER)。而對(duì)于基于SPPM的系統(tǒng)，NESE定義為
，其中L表示SPPM符號(hào)的L個(gè)時(shí)隙。在仿真分析中，每個(gè)用戶的數(shù) 做Ψ貝幌付??' · B歸一化為1。注意到，D⑶-0FDM系統(tǒng)的頻譜效率峰值將是相 同情況下傳統(tǒng)0FDM系統(tǒng)的一半。從圖5中可以看出，基于SM的系統(tǒng)中的用戶可以獲得比基于 RC和SMP的系統(tǒng)更好的NESE性能，而雖然基于SPPM的系統(tǒng)的NESE上界僅為基于SM系統(tǒng)的一 半，但該系統(tǒng)在LED光功率較低時(shí)可取得最佳的NESE性能。
[0118] 顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì) 本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可 以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本 發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種預(yù)編