基于SVM的广义空移键控可见光通信系统信号检测算法

针对室内广义空移键控(GSSK)调制的可见光通信(VLC)系统,该文提出一种基于支持向量机(SVM)的机器学习信号检测算法.在一般的VLC系统中,极大似然(ML)检测是最优检测算法,但是ML检测算法具有很高的计算复杂度.为了解决此问题,该文利用机器学习中的SVM分类思想实现对系统接收端的信号检测,以在保证信号检测正确率的情况下,降低计算复杂度,提高GSSK-VLC系统的信号检测效率.仿真结果表明,该文提出的针对室内GSSK-VLC系统的SVM信号检测算法与ML检测算法相比,在具有接近ML的误比特率(BER)性能的同时,计算复杂度明显降低,有效提升了系统的检测性能.     

室内可见光通信系统中基于压缩感知的空移键控信号检测方法

针对基于空移键控(Space Shift Keying,SSK)的室内可见光通信(Visible Light Communications,VLC)系统中的信号检测,本文将其转换为稀疏信号重构问题,使得具有相对较低计算复杂度的压缩感知(Compressed Sensing,CS)稀疏重构算法成为基于SSK调制的室内VL...     

GSSK⁃VLC系统中基于SVM的LED选择算法

为了有效降低室内基于广义空移键控(Generalized Space Shift Keying,GSSK)调制技术的可见光通信(Visible Light Communications,VLC)系统LED选择算法的复杂度,提高系统的LED选择速度,提出了一种基于支持向量机(Support Vector Machine,...     

基于CSK调制的可见光通信系统的盲检测算法研究

基于IEEE 802.15.7标准中色移键控(CSK)调制通信系统的检测方案,利用CSK调制的特性,提出了一种新的盲检测算法。该盲检测算法,利用CSK调制信号的性质在没有信道信息的情况下也可以对CSK信号进行解调,省略了信道估计模块,简化了系统。仿真发现,这种盲检测算法具有较好的误码率性能。     

基于预失真四进制辐移键控调制的可见光通信系统

白光LED不仅可以用来照明还可以作为通信系统的光源,近年来随着光电器件性能的提高,室内可见光通信系统的研究成为热点。但照明用白光LED受自身器件特性限制,有效带宽仅为1MHz,为了在有限的带宽内提高通信速度和通信质量,设计了一种预失真的四进制辐移键控(4ASK)调制方案。在系统的发射端采用RC均衡和预失真电路,用以缓解LED带宽不足的情况;通过模拟实验得到最优化的参数后,搭建了可见光通信(VLC)传输系统的硬件电路。实验结果表明,在1m的传输距离内,系统最快传输速率可达到20MHz/s,误码率(BER)小于10-6。     

可见光通信色移键控星座设计方法研究

本文提出一种基于色移键控(CSK)调制兼容照明的可见光通信(VLC)系统星座图设计方法,可实现多色光源在通信的同时保证色度和视觉亮度稳定.基于国际照明委员会(CIE)1931 XYZ色度系统,本文给出了色度和亮度约束在CSK星座布局优化问题的数学表达式.进一步的本文提出采用数值优化中的内点法对该问题进行求解.由于内点法...     

基于多色LED的可见光通信联合调制技术

提出了一种针对广义色移键控(CSK)调制RGB 3色发光二极管(LED)的可见光通信(VLC)星座图设计方法。为了实现通信与照明的结合,考虑了一些照明条件的约束:首先,LED产生的颜色和强度被限制以达到照明要求;其次,为了减小非线性效应的影响,每盏LED灯的功率被限制在线性范围;最后,利用奇异值分解(SVD)的预均衡来消除多径效应的影响和颜色间的干扰。仿真结果表明,相比较于每路LED分别采用开关键控(OOK)调制的误码率,优化的星座图性能更优。     

可见光多天线空分键控技术研究

空分键控是一种新型的空间复用技术,每个时刻只有一个发送天线工作,携带信息的是天线的位置而非发送符号本身,因此该种方法频带利用率较低。为了提高频带利用率,基于广义空间调制的概念,提出了光多天线空分键控调制方法,这种调制方式中每个时刻有多个天线同时工作。首先建立了可见光通信中的多天线空分键控系统模型,并对其误码率性能进行了分析,然后由此为依据提出了一种基于最小距离最大化准则的天线选择算法以获得误码率性能的增益,最后通过蒙特卡罗仿真验证了该天线选择方法的有效性。      

基于色移键控和有限状态机的联合编码设计

针对可见光通信(VLC)中拓展圆星座的色移键控(CSK)调制调制阶数一定时存在误码率性能较差的问题,文章首先对星座点进行优化设计,在保持星座点指向三角形中心不变的情况下重新设计星座结构,改变星座点位置,增大星座点间最小码距,以改善误码率性能;其次,为进一步提高VLC信号的传输质量,文章引入有限状态机(FSM)原理,进行...     

可见光与射频聚合系统稳健波束成形设计

该文首次研究了可见光通信(VLC)与射频(RF) 聚合系统稳健波束成形设计。具体来说,在VLC和RF信道状态信息(CSIs)都不完美的情况下,该文提出了稳健波束成形设计方案,研究了同时满足最小速率要求和调光控制约束的总传输功率最小化问题。然而,稳健波束成形设计问题存在无限多的约束,这是难以处理的。通过半正定松弛(SDR),首先对非凸原问题进行松弛,然后利用$\mathcal{S}$引理将其重新表述为凸半正定规划(SDP),用内点方法可以有效地求解。最后,数值仿真结果验证了所提稳健VLC-RF聚合系统的鲁棒性和有效性。     

基于多LED的高精度室内可见光定位方法

针对可见光室内定位问题,该文基于接收信号强度(RSS)定位技术,提出一种利用多个LED发射端实现室内定位的方法,即MLED-RSS定位算法。该方法在充分考虑LED拓扑结构对定位性能影响的基础上,利用部署在室内的多个LED,合理选择其中3个LED作为发射节点,采用改进的三边定位法获得定位目标位置信息。定位算法可以有效地解决可见光定位存在的遮挡效应。仿真实验表明,MLED-RSS算法可以实现高定位精度。     

可见光通信中融合VOOK和分层OFDM的高效频谱混合调制方法

为了满足可见光通信(VLC)的照明和高速率数据传输的双重需求,该文提出一种融合可变开关键控(VOOK)和分层正交频分复用(OFDM)的高效频谱混合调制。首先针对分层OFDM调制方法设计了相应的VOOK信号,避免了VOOK对分层OFDM信息传输的干扰。然后,为了保证混合调制信号工作在发光二极管(LED)的线性区间,提出一种全新的重构分层光OFDM(RLO-OFDM),并构建VOOK-RLO-OFDM混合调制方法,实现了调光控制和高效频谱数据传输的双重功能。混合调制能够并行地进行VOOK和RLO-OFDM的信号检测,同时,RLO-OFDM的信号检测可以采用标准的OFDM接收机,无须依赖串行干扰消除方式,显著地降低了接收复杂度和处理时延。仿真结果表明,所提方法能够实现线性调光控制,且具有高效的频谱效率。     

可见光多维无载波幅度相位调制系统

针对室内可见光通信调制技术和多用户接入问题,该文基于直流偏置和极性编码信号单极化思想提出两种系统复杂度低、频带利用率高的可见光多维无载波幅度相位(DCO-MCAP, U-MCAP)调制方案。首先利用最大最小优化算法构建无频谱泄漏的频域目标方程,采用完全重建(PR)条件作为非线性约束方程,求取时域正交的多维CAP滤波器组,然后分别采用添加直流偏置和零值位置极性编码实现信号单极性,以满足可见光通信强度调制/直接检测的要求。基于朗伯辐射模型,可见光背景噪声建模为加性高斯白噪声(AWGN),推导了DCO- CAP/MCAP, U-CAP/MCAP 4种调制方案的误符号率理论解,仿真验证了其准确性。在5 m5 m3 m的室内场景下,仿真对比分析了2维、3维、4维可见光CAP调制系统的频带利用率、误码率等性能。结果表明,相同星座尺寸时,多维CAP调制的误码性能明显优于传统2维;相同频带利用率时,3种维度系统误码性能相近,可见光多维CAP调制为多用户接入提供可能性。此外,讨论了信道参数对可见光CAP系统的影响,发射机辐射角与收发信机之间距离都与信噪比损失呈现出正相关性。     

基于改进免疫粒子群优化算法的室内可见光通信三维定位方法

针对室内可见光通信中3维定位精度不高和定位时间较长的问题,该文提出基于改进免疫粒子群(IIMPSO)算法的室内可见光通信(VLC) 3维定位方法。通过分析室内多径效应,选取合适的视场角(FOV)以减少反射影响,同时完善了倾斜状态下的定位模型,并采用卡尔曼滤波算法以降低环境干扰对接收功率的影响,在此基础上与改进的免疫粒子群算法相融合。仿真结果表明,在5 m×5 m×3 m的室内环境中,该文所提出的3维定位系统平均定位误差为0.031 m,定位时长为2.3 s。与现有的3维定位系统进行比较,其定位精度与收敛速度均得到明显改善。

     

短参考多用户差分混沌移位键控通信系统性能分析

短参考差分混沌移位键控(SR-DCSK)系统主要的缺陷是数据传输速率较低。为此,该文提出一种短参考多用户差分混沌移位键控(SR-MUDCSK) 通信方案。利用Walsh码的正交性传输多个用户的信息,有效提高了数据传输速率。在AWGN和多径Rayleigh衰落信道环境下,对其误码性能进行了理论分析,并进行了实验仿真。结果表明：该系统在传输速率方面有较大提升,且能量效率也得到了显著改善,因此其具有重要应用价值。

     

支持终端晃动的多光源可见光通信系统有效容量研究

作为下一代网络的重点候选技术,可见光通信(VLC)以其超高的传输速率有望提供严格的时延服务质量(QoS)保障。现有VLC研究大多假设终端在接收信号过程中始终保持垂直向上。然而,在实际VLC系统中,终端晃动将对接收端入射角产生较大的影响,从而对VLC的信道增益与传输速率产生影响。该文针对统计时延QoS约束下多光源VLC系统晃动终端的可达传输速率展开研究。首先,基于3维离散时间马尔可夫链,提出VLC终端3自由度晃动模型,从时间相关性的角度刻画了VLC终端的随机晃动过程;其次,将终端晃动下多光源VLC系统的矢量传输过程映射为马尔可夫式服务过程,基于有效容量理论,研究支持终端晃动的VLC系统在统计时延QoS约束下的可达传输速率;最后,通过仿真实验说明了终端晃动对VLC系统容量的影响并验证了所推导有效容量的准确性。     

隐蔽可见光通信的基本性能限研究

面向第6代移动通信的发展需求,可见光通信(VLC)是一种极具发展潜力的室内覆盖方案。由于开放性和广播性,VLC的信息安全问题不容忽视。作为一种新型的信息安全技术,隐蔽无线通信近年来得到了广泛研究。然而VLC和无线射频通信存在显著差异,隐蔽无线通信的研究成果并不能直接运用在隐蔽VLC中。鉴于此,该文对隐蔽VLC的基础理论进行了研究。首先,在隐蔽性约束、信号非负性和平均光功率约束下,建立了泛函优化问题,得到了输入信号的最优分布为指数分布,为隐蔽VLC的信号设计提供了参考。接着,利用隐蔽性约束条件,得到了发射机的平均光功率需满足的条件,为发射机设定发送光功率提供了依据。然后,在发射机已知或未知监视者信息情况下,分别推导了隐蔽VLC可以隐蔽传输的最大信息量,揭示了隐蔽VLC的基本性能限。最后,数值结果对理论分析进行了验证。     

基于组合索引与欧氏距离相结合的OFDM-IM可见光通信系统研究

直流偏置光正交频分复用系统(DCO-OFDM)存在较高的峰均比(PAPR)、易受多径干扰和噪声频偏等影响。因此该文将载波索引调制(IM)引入DCO-OFDM中,提出适合可见光通信(VLC)的DCO-OFDM-IM调制方案。该方案采用基于组合索引与欧氏距离相结合的信号映射约束模型对子载波进行分块组合索引,不仅可在信号域使用传统星座调制传递信息,还可通过频率域利用载波索引额外携带信息,有效改善了系统峰均比及误码率性能。推导了DCO-OFDM-IM系统的理论误码率(BER),利用蒙特卡罗方法对其进行仿真验证。结果表明：相对传统DCO-OFDM系统,当子载波数为256,调制阶数为4,系统误码率为10^–3时,DCO-OFDM-IM系统所需信噪比平均改善了约2 dB;当误码率为10^–3时,采用组合索引与欧氏距离相结合的算法较随机选取载波组合系统所需信噪比平均改善约2 dB;当系统互补累计分布函数(CCDF)为10^–1时,DCO-OFDM-IM原始信号峰均比比DCO-OFDM下降了约2.4 dB。