本發(fā)明涉及通信
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種與信道相適應(yīng)的VLC-MIMO星座設(shè)計(jì)方法及裝置。
背景技術(shù)：
：高速傳輸一直是可見光通信領(lǐng)域中一個備受關(guān)注的研究課題，考慮到LED自身調(diào)制帶寬有限，大規(guī)模VLC(VisibleLightCommunication，可見光通信)-MIMO(MultipleInputMultipleOutput，多輸入多輸出)是目前各個研究單位的主要趨勢之一，VLC-MIMO稱為可見光通信多輸入多輸出系統(tǒng)。目前VLC-MIMO的信道主要是基于朗伯模型實(shí)現(xiàn)，且要求輸入信號非負(fù)，這就使得現(xiàn)有RF-MIMO(無線通信多輸入多輸出系統(tǒng))的星座無法適用于VLC-MIMO中，RF-MIMO的信道一般是基于高斯模型實(shí)現(xiàn)，且對于輸入信號沒有要求；由于VLC-MIMO的信道與RF-MIMO的信道不同，這就導(dǎo)致目前VLC-MIMO對信道的適應(yīng)性較弱，只有當(dāng)接收端在特殊的位置上，且信道相關(guān)性較小時，VLC-MIMO才具有較好的性能，這無疑限制了可見光速率的提高，也限制了可見光技術(shù)的應(yīng)用。因此，對于VLC-MIMO來說，目前亟需研究與VLC-MIMO的信道相適應(yīng)的星座，為提升可見光通信的傳輸可靠性，推廣可見光的應(yīng)用提供可能。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種與信道相適應(yīng)的VLC-MIMO星座設(shè)計(jì)方法及裝置，以確定與VLC-MIMO的信道相適應(yīng)的星座，為提升可見光通信的傳輸可靠性，推廣可見光的應(yīng)用提供可能。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供如下技術(shù)方案：一種與信道相適應(yīng)的VLC-MIMO星座設(shè)計(jì)方法，包括：確定可見光信道矩陣；在發(fā)送端的總電功率約束在限值范圍時，根據(jù)所述可見光信道矩陣確定最大化的接收端星座的最小距離對應(yīng)的發(fā)送端星座；將所確定的發(fā)送端星座確定為星座結(jié)果，其中所述星座結(jié)果的各個維度代表發(fā)送端的各個LED?？蛇x的，所述根據(jù)所述可見光信道矩陣確定最大化的接收端星座的最小距離對應(yīng)的發(fā)送端星座包括：根據(jù)所述可見光信道矩陣確定最大化的接收端星座的最小距離；根據(jù)所述最大化的接收端星座的最小距離確定星座基；對所述星座基進(jìn)行擴(kuò)展，確定擴(kuò)展后的高階星座。可選的，所述根據(jù)所述可見光信道矩陣確定最大化的接收端星座的最小距離包括：根據(jù)所述可見光信道矩陣確定λ1,λ2,B1；當(dāng)接收端星座的最小距離在接收端星座構(gòu)成的四邊形的邊界上時，求解xopt1,yopt1,dmin1；當(dāng)接收端星座的最小距離在接收端星座構(gòu)成的四邊形的對角線上時，求解xopt2,yopt2,dmin2；對比dmin1,dmin2，將其中的最大值確定為接收端星座的最小距離。可選的，所述根據(jù)所述最大化的接收端星座的最小距離確定星座基包括：確定dmin1,dmin2中的最大值對應(yīng)的xopt,yopt；根據(jù)所述xopt,yopt求解ΔS，根據(jù)所述ΔS確定星座基。可選的，所述對所述星座基進(jìn)行擴(kuò)展，確定擴(kuò)展后的高階星座包括：在p為偶數(shù)時，對于任意一個星座點(diǎn)計(jì)算坐標(biāo)值；在p為奇數(shù)時，確定w，使(w-1)2≤2p≤w2，對于坐標(biāo)點(diǎn)m，計(jì)算坐標(biāo)值，1≤m≤w2，得到含有w2個星座點(diǎn)的2×w2的星座矩陣；對于各坐標(biāo)點(diǎn)m，計(jì)算坐標(biāo)點(diǎn)m到原點(diǎn)的歐氏距離，得到各坐標(biāo)點(diǎn)m對應(yīng)的歐氏距離，對所有歐氏距離進(jìn)行排序，并從所有歐氏距離中去除最大的w2-2p個星座點(diǎn)；將p為偶數(shù)時計(jì)算的坐標(biāo)值，與從所有歐氏距離中去除最大的w2-2p個星座點(diǎn)后剩余的坐標(biāo)值相綜合，得到擴(kuò)展星座；其中，擴(kuò)展星座具有2p個星座點(diǎn)。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種與信道相適應(yīng)的VLC-MIMO星座設(shè)計(jì)裝置，包括：可見光信道矩陣確定模塊，用于確定可見光信道矩陣；發(fā)送端星座確定模塊，用于在發(fā)送端的總電功率約束在限值范圍時，根據(jù)所述可見光信道矩陣確定最大化的接收端星座的最小距離對應(yīng)的發(fā)送端星座；星座結(jié)果確定模塊，用于將所確定的發(fā)送端星座確定為星座結(jié)果，其中所述星座結(jié)果的各個維度代表發(fā)送端的各個LED。可選的，所述發(fā)送端星座確定模塊包括：最大化最小距離確定單元，用于根據(jù)所述可見光信道矩陣確定最大化的接收端星座的最小距離；星座基確定單元，用于根據(jù)所述最大化的接收端星座的最小距離確定星座基；星座基擴(kuò)展單元，用于對所述星座基進(jìn)行擴(kuò)展，確定擴(kuò)展后的高階星座?？蛇x的，所述最大化最小距離確定單元具體用于：根據(jù)所述可見光信道矩陣確定λ1,λ2,B1；當(dāng)接收端星座的最小距離在接收端星座構(gòu)成的四邊形的邊界上時，求解xopt1,yopt1,dmin1；當(dāng)接收端星座的最小距離在接收端星座構(gòu)成的四邊形的對角線上時，求解xopt2,yopt2,dmin2；對比dmin1,dmin2，將其中的最大值確定為接收端星座的最小距離?？蛇x的，所述星座基確定單元具體用于：確定dmin1,dmin2中的最大值對應(yīng)的xopt,yopt；根據(jù)所述xopt,yopt求解ΔS，根據(jù)所述ΔS確定星座基?？蛇x的，所述星座基擴(kuò)展單元具體用于：在p為偶數(shù)時，對于任意一個星座點(diǎn)計(jì)算坐標(biāo)值；在p為奇數(shù)時，確定w，使(w-1)2≤2p≤w2，對于坐標(biāo)點(diǎn)m，計(jì)算坐標(biāo)值，1≤m≤w2，得到含有w2個星座點(diǎn)的2×w2的星座矩陣；對于各坐標(biāo)點(diǎn)m，計(jì)算坐標(biāo)點(diǎn)m到原點(diǎn)的歐氏距離，得到各坐標(biāo)點(diǎn)m對應(yīng)的歐氏距離，對所有歐氏距離進(jìn)行排序，并從所有歐氏距離中去除最大的w2-2p個星座點(diǎn)；將p為偶數(shù)時計(jì)算的坐標(biāo)值，與從所有歐氏距離中去除最大的w2-2p個星座點(diǎn)后剩余的坐標(biāo)值相綜合，得到擴(kuò)展星座；其中，擴(kuò)展星座具有2p個星座點(diǎn)。基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例提供的與信道相適應(yīng)的VLC-MIMO星座設(shè)計(jì)方法包括：確定可見光信道矩陣；在發(fā)送端的總電功率約束在限值范圍時，根據(jù)所述可見光信道矩陣確定最大化的接收端星座的最小距離對應(yīng)的發(fā)送端星座；將所確定的發(fā)送端星座確定為星座結(jié)果，其中所述星座結(jié)果的各個維度代表發(fā)送端的各個LED。本發(fā)明實(shí)施例可在發(fā)送端總電功率一定的約束下，尋找使得接收端星座最小距離最大化的發(fā)送端星座，從而得出與信道相適應(yīng)的VLC-MIMO星座設(shè)計(jì)結(jié)果，由于所得出的星座是與可見光信道相適應(yīng)的，因此提高了接收端的自由性，實(shí)用性更強(qiáng)，且星座結(jié)果的各個維度代表發(fā)送端的各個LED，使得設(shè)計(jì)的星座能夠是空域聯(lián)合的。本發(fā)明實(shí)施例所確定的星座能夠與VLC-MIMO的信道相適應(yīng)，為提升可見光通信的傳輸可靠性，推廣可見光的應(yīng)用提供了可能。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的與信道相適應(yīng)的VLC-MIMO星座設(shè)計(jì)方法的流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的確定發(fā)送端星座的方法流程圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的確定最大化的接收端星座的最小距離的方法流程圖；圖4為四邊形角度示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的確定擴(kuò)展后的高階星座的方法流程圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的與信道相適應(yīng)的VLC-MIMO星座設(shè)計(jì)裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的發(fā)送端星座確定模塊的結(jié)構(gòu)框圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的與信道相適應(yīng)的VLC-MIMO星座設(shè)計(jì)方法的流程圖，參照圖1，該方法可以包括：步驟S100、確定可見光信道矩陣；可選的，在本發(fā)明實(shí)施例中，通信基本模型可以記為：y＝Hx+N；其中，x是輸入信號，y是接收信號，H是可見光信道矩陣，N是高斯噪聲。步驟S110、在發(fā)送端的總電功率約束在限值范圍時，根據(jù)所述可見光信道矩陣確定最大化的接收端星座的最小距離對應(yīng)的發(fā)送端星座；可選的，本發(fā)明實(shí)施例可將發(fā)送端星座記為S，與其對應(yīng)的接收端星座可記為R，R＝HS；且發(fā)送信號可記為x，x∈S；在RF-MIMO中信道是高斯模型，高斯函數(shù)具有很多特性；比如，對于RF-MIMO的信號設(shè)計(jì)，高斯的酉性質(zhì)使得發(fā)送端和接收端的設(shè)計(jì)在某種程度上是等價的，所以，可以直接從發(fā)送端入手進(jìn)行信號設(shè)計(jì)；但是，對于VLC-MIMO來說，信道是朗伯模型，信道H作用于輸入信號x，相當(dāng)于對x進(jìn)行線性變換，所以，對于VLC-MIMO信號設(shè)計(jì)來說，發(fā)送端和接收端的設(shè)計(jì)不再等價；因此本發(fā)明實(shí)施例在發(fā)送端總電功率一定的約束下，尋找使得“接收端星座R”最小距離最大化的發(fā)送端星座S，從而得出與信道相適應(yīng)的VLC-MIMO星座設(shè)計(jì)結(jié)果；具體如下：argmaxSdrmin]]>PT為發(fā)送端的總電功率的上限；可選的，本發(fā)明實(shí)施例在將發(fā)送端的總電功率約束在限值范圍內(nèi)，隨著發(fā)送端的總電功率在限值范圍內(nèi)的改變，動態(tài)的根據(jù)所述可見光信道矩陣確定相應(yīng)的接收端星座的最小距離，從而在發(fā)送端的總電功率在限值范圍內(nèi)改變的過程中，得到至少一個接收端星座的最小距離；同時，基于所得到的各接收端星座的最小距離，確定相應(yīng)的發(fā)送端星座；進(jìn)而確定所述至少一個接收端星座的最小距離中的最大化的最小距離，及最大化的最小距離相應(yīng)的發(fā)送端星座。步驟S120、將所確定的發(fā)送端星座確定為星座結(jié)果，其中所述星座結(jié)果的各個維度代表發(fā)送端的各個LED。本發(fā)明實(shí)施例中，星座的各個維度代表的是發(fā)送端的各個LED，這使得所設(shè)計(jì)的星座能夠是空域聯(lián)合的；而在RF通信QAM中，星座兩個維度代表的是I路和Q路。本發(fā)明實(shí)施例提供的與信道相適應(yīng)的VLC-MIMO星座設(shè)計(jì)方法包括：確定可見光信道矩陣；在發(fā)送端的總電功率約束在限值范圍時，根據(jù)所述可見光信道矩陣確定最大化的接收端星座的最小距離對應(yīng)的發(fā)送端星座；將所確定的發(fā)送端星座確定為星座結(jié)果，其中所述星座結(jié)果的各個維度代表發(fā)送端的各個LED。本發(fā)明實(shí)施例可在發(fā)送端總電功率一定的約束下，尋找使得接收端星座最小距離最大化的發(fā)送端星座，從而得出與信道相適應(yīng)的VLC-MIMO星座設(shè)計(jì)結(jié)果，由于所得出的星座是與可見光信道相適應(yīng)的，因此提高了接收端的自由性，實(shí)用性更強(qiáng)，且星座結(jié)果的各個維度代表發(fā)送端的各個LED，使得設(shè)計(jì)的星座能夠是空域聯(lián)合的。本發(fā)明實(shí)施例所確定的星座能夠與VLC-MIMO的信道相適應(yīng)，為提升可見光通信的傳輸可靠性，推廣可見光的應(yīng)用提供了可能?？蛇x的，本發(fā)明實(shí)施例確定的星座結(jié)果可以分為兩步，一是進(jìn)行星座基的確定，二是在星座基的基礎(chǔ)上進(jìn)行高階星座的擴(kuò)展；以2*2的VLC-MIMO系統(tǒng)的具體星座設(shè)計(jì)為例，本發(fā)明實(shí)施例可先進(jìn)行4個星座點(diǎn)的星座基設(shè)計(jì)，再進(jìn)行星座基到高階星座的擴(kuò)展設(shè)計(jì)；可選的，星座基可定義為SB，擴(kuò)展以后的高階星座可以記為SE；圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的確定發(fā)送端星座的方法流程圖，參照圖2，該方法可以包括：步驟S200、根據(jù)所述可見光信道矩陣確定最大化的接收端星座的最小距離；步驟S210、根據(jù)所述最大化的接收端星座的最小距離確定星座基；步驟S220、對所述星座基進(jìn)行擴(kuò)展，確定擴(kuò)展后的高階星座。可選的，圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的確定最大化的接收端星座的最小距離的方法流程圖，參照圖3，該方法可以包括：步驟S300、根據(jù)所述可見光信道矩陣確定λ1,λ2,B1；步驟S310、當(dāng)接收端星座的最小距離在接收端星座構(gòu)成的四邊形的邊界上時，求解xopt1,yopt1,dmin1；本發(fā)明實(shí)施例可在接收端星座的最小距離在接收端星座構(gòu)成的四邊形的邊界上時，構(gòu)建出相應(yīng)的子模型1，則dmin1是子模型1的基礎(chǔ)上點(diǎn)(xopt1,yopt1)處獲得最優(yōu)目標(biāo)值。步驟S320、當(dāng)接收端星座的最小距離在接收端星座構(gòu)成的四邊形的對角線上時，求解xopt2,yopt2,dmin2；本發(fā)明實(shí)施例可在接收端星座的最小距離在接收端星座構(gòu)成的四邊形的對角線上時，構(gòu)建出相應(yīng)的子模型2，則dmin2是子模型2的基礎(chǔ)上點(diǎn)(xopt2,yopt2)處獲得最優(yōu)目標(biāo)值。步驟S330、對比dmin1,dmin2，將其中的最大值確定為接收端星座的最小距離。相應(yīng)的，根據(jù)所述最大化的接收端星座的最小距離確定星座基的方式可以為：在對比dmin1,dmin2得到其中的最大值后，確定最大值對應(yīng)的xopt,yopt；根據(jù)所述xopt,yopt求解ΔS，根據(jù)所述ΔS確定星座基，S表示四個星座點(diǎn)，ΔS各元素表示S相鄰點(diǎn)之間的差向量。在本發(fā)明實(shí)施例中星座基SB的設(shè)計(jì)過程可以如下：發(fā)送端的星座S體系是2*4矩陣，因此本發(fā)明實(shí)施例可將模型argmaxSdrmin]]>進(jìn)行優(yōu)化，得到：argmaxSBdrmin2]]>s.t.SB≥0,H≥0;drmin2=min||Hsi-Hsj||;SB=[s1s2s3s4]=s11s21s31s41s12s22s32s42;Σi=14||si||2=PT.]]>其中，drmin是接收端星座的最小距離，標(biāo)量；發(fā)送端的星座對應(yīng)的矩陣，每一列表示一個星座點(diǎn)；RB＝HSB，表示與發(fā)送端對應(yīng)的接收端星座點(diǎn)；Qs發(fā)送端星座SB構(gòu)成的四邊形；Qy接收端星座RB構(gòu)成的四邊形。為了星座便于檢測和擴(kuò)展，認(rèn)為接收端星座點(diǎn)構(gòu)成的Qy邊長相等。進(jìn)而，可得到兩個定理；定理一：最優(yōu)解對應(yīng)的發(fā)送端星座構(gòu)成的四邊形四條邊Qs的斜率一定是非負(fù)的。定理二：最優(yōu)解對應(yīng)的發(fā)送端星座SB中一定包含原點(diǎn)。則針對四邊形邊長的化簡過程中，本發(fā)明實(shí)施例由上述定理可知四邊形Qy四個邊界線一定相等，設(shè)為d，其可進(jìn)行簡化：ΔR2×4＝HΔS2×4，ΔS2×4＝[s2-s1s3-s2s4-s3s1-s4]ΔRTΔR＝ΔSTHTHΔS，根據(jù)SVD分解，HTH＝BΛBT，其中進(jìn)一步有D4×4＝ΔRTΔR＝(BTΔS)TΛBTΔS；記ΔS＝BG，有D＝GTΛG，其中g(shù)為中間變量；由定理一可知，矩陣D的對角線上的元素相等，記d2＝Diid2＝(g11λ1)2+(g12λ2)2＝(g21λ1)2+(g22λ2)2＝(g31λ1)2+(g32λ2)2＝(g41λ1)2+(g42λ2)2；則λ，β是由H的SVD分解得到的參量；ΔS＝BG＝[ΔsaΔsbΔscΔsd]根據(jù)平行四邊形，可知，||Δsa||2＝||Δsc||2,||Δsb||2＝||Δsd||2。由于四邊形一點(diǎn)在原點(diǎn)，易知PT=2d2(cos2β1+cos2β4-cosβ1cosβ4λ12+sin2β1+sin2β4-sinβ1sinβ4λ22)]]>記則有PT＝2d2T。另外，由于輸入信號的非負(fù)性約束，則相應(yīng)的，本發(fā)明實(shí)施例可針對四邊形角度進(jìn)行化簡，四邊形角度如圖4所示；為了方便表達(dá)則有，tanα1=h12a1+h22a2h11a1+h21a2.,tanα2=h12b1+h22b2h11b1+h21b2]]>tan(α1-α2)=tanα1-tanα21+tanα1tanα2=(h12h21-h22h11)(a1b2-a2b1)a1b1(h122+h112)+(a2b1+a1b2)(h12h22+h21h11)+a2b2(h222+h212)]]>由于故由此可得|HTH|＝(h12h21-h22h11)2＝|BΛBT|＝(λ1λ2)2，則a1b1(h122+h112)+(a2b1+a1b2)(h12h22+h21h11)+a2b2(h222+h212)=A1cosβ1cosβ4+A2sinβ1sinβ4]]>(h12h21-h22h11)(a1b2-a2b1)＝B1sin(β1-β4)化簡后得到A1＝1,A2＝1,B1＝1或-1進(jìn)而，可得到tan(α1-α2)=tanα1-tanα21+tanα1tanα2=B1sin(β1-β4)cosβ1cosβ4+sinβ1sinβ4=B1(tanβ1-tanβ4)1+tanβ1tanβ4]]>記tanβa＝x,tanβd＝y(tǒng)，則有由于cosβ1＞0,cosβ4＜0,可知tanβ1tanβ4＝xy與sinβ1sinβ4總是異號。cosβ1=11+x2,cosβ4=-11+y2,sinβ1=x1+x2,sinβ4=-y1+y2]]>故通過上文的論述，根據(jù)drmin是在四邊形Qy的邊界上，還是對角線上，本發(fā)明實(shí)施例可將原始模型分解為兩個子模型，并基于上述轉(zhuǎn)化進(jìn)行化簡。(1)子模型SubModel1：drmin是在四邊形Qy的邊界上；此時，優(yōu)化子模型SubModel1為argmaxST]]>(2)子模型SubModel2：drmin是在四邊形Qy的對角線上；此時，優(yōu)化子模型SubModel2為argmaxSl12=PT(1-cos(α1-α2))T]]>從上述兩個子模型可以看出，都是關(guān)于二元函數(shù)的極值問題，較為簡單；進(jìn)而，根據(jù)兩個局部最優(yōu)解，比較找出全局最優(yōu)解xopt,yopt，進(jìn)而求出ΔS，對應(yīng)的信號星座點(diǎn)也就確定了，即s1=[00];s2=Δsa;s4=-Δsd;s3=Δsa-Δsd.]]>對上述過程進(jìn)行梳理總結(jié)，星座基的設(shè)計(jì)方法為：對于信道H，奇異值分解得到λ1,λ2,B1；針對SubModel1，求解其局部最優(yōu)解，得到xopt1,yopt1,dmin1；針對SubModel2，求解其局部最優(yōu)解，得到xopt2,yopt2,dmin2；對比dmin1,dmin2，得到基本模型的全局最優(yōu)解xopt,yopt，進(jìn)而求出ΔS，進(jìn)而得到基星座SB。需要說明的是，上述兩個定理的證明過程可以如下；定理一的證明：所有可能的星座集Ω，可以將集合分解為：Ω＝Ω1∪Ω2∪Ω3∪...，Ωi表示|Δspq|絕對值相等的一組星座集合。任選一個子集Ωi，由定理一知：Δya＝Δyb＝Δyc＝Δyd；||Δya||2=(h112+h122)Δsax2+(h212+h222)Δsay2+(2h11h21+2h12h22)ΔsaxΔsay;]]>由于子集Ωi中，|Δspq|絕對值相等，根據(jù)上式可以看出，當(dāng)Δspx,Δsqy同號，即四邊形各個邊斜率全為正時，得到的星座性能優(yōu)于其他斜率有負(fù)的星座。定理二的證明：記發(fā)送端平行四邊形兩個相鄰的邊長為L1＝[lx1ly1],L2＝[lx2ly2]；當(dāng)其中一點(diǎn)在原點(diǎn)是，即T＝2[(s21-s11)2+(s22-s12)2+(s41-s11)2+(s12-s42)2]；記任意一個平行四邊形G1(不包含原點(diǎn))兩個相鄰的邊長為m1,m2，其所夾的對角線為m3，此平行四邊形表示為G1(m1,m2,m3)；其中一個點(diǎn)在原點(diǎn)的平行四邊形G2兩個相鄰的邊長為n1,n2，其所夾的對角線為n3，此平行四邊形表示為G2(n1,n2,n3)對于G1和G2來說，由幾何知識可知，假設(shè)G1得到的最優(yōu)星座對應(yīng)的值為m1_opt,m2_opt,m3_opt，同樣滿足易知，一定存在σ1≥0,σ2≥0,σ3≥0，使得(m1_opt+σ1)2+(m2_opt+σ2)2+(m3_opt+σ3)2＝PT令得到的優(yōu)化模型的最優(yōu)星座一定包含原點(diǎn)。在得到星座基SB后，本發(fā)明實(shí)施例可將SB擴(kuò)展到高階星座SE，將SE星座階數(shù)記為2p。方便起見，記Bs1＝s2opt,Bs2＝s4opt.則擴(kuò)展可分為兩部分，分為p為偶數(shù)和p為奇數(shù)的情況；(1)p為偶數(shù)對于任意一個星座點(diǎn)m(1≤m≤2p)，其坐標(biāo)值(SE(1,m),SE(2,m))為2)p為奇數(shù)確定w，使其滿足(w-1)2≤2p≤w2，w是中間變量；對于坐標(biāo)點(diǎn)m，1≤m≤w2，按照如下步驟確定其坐標(biāo)值：這樣，我們得一個2×w2的星座矩陣，含有w2個星座點(diǎn)。計(jì)算星座點(diǎn)m到原點(diǎn)的歐氏距離Em，然后對(屬于Em)排序，去掉Em中較大的w2-2p個星座點(diǎn)。綜合(1)和(2)，我們可以得到擴(kuò)展星座SE，含有2p個星座點(diǎn)。因此對所述星座基進(jìn)行擴(kuò)展，確定擴(kuò)展后的高階星座的方法可如圖5所示，包括：步驟S400、在p為偶數(shù)時，對于任意一個星座點(diǎn)計(jì)算坐標(biāo)值；步驟S410、在p為奇數(shù)時，確定w，使(w-1)2≤2p≤w2，對于坐標(biāo)點(diǎn)m，計(jì)算坐標(biāo)值1≤m≤w2，得到含有w2個星座點(diǎn)的2×w2的星座矩陣；步驟S420、對于各坐標(biāo)點(diǎn)m，計(jì)算坐標(biāo)點(diǎn)m到原點(diǎn)的歐氏距離，得到各坐標(biāo)點(diǎn)m對應(yīng)的歐氏距離，對所有歐氏距離進(jìn)行排序，并從所有歐氏距離中去除最大的w2-2p個星座點(diǎn)；步驟S430、將p為偶數(shù)時計(jì)算的坐標(biāo)值，與從所有歐氏距離中去除最大的w2-2p個星座點(diǎn)后剩余的坐標(biāo)值相綜合，得到擴(kuò)展星座?？蛇x的，擴(kuò)展星座含有2p個星座點(diǎn)。本發(fā)明實(shí)施例所確定的星座能夠與VLC-MIMO的信道相適應(yīng)，為提升可見光通信的傳輸可靠性，推廣可見光的應(yīng)用提供了可能。下面對本發(fā)明實(shí)施例提供的與信道相適應(yīng)的VLC-MIMO星座設(shè)計(jì)裝置進(jìn)行介紹，下文描述的與信道相適應(yīng)的VLC-MIMO星座設(shè)計(jì)裝置可與上文描述的與信道相適應(yīng)的VLC-MIMO星座設(shè)計(jì)方法相互對應(yīng)參照。圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的與信道相適應(yīng)的VLC-MIMO星座設(shè)計(jì)裝置的結(jié)構(gòu)框圖，參照圖6，該裝置可以包括：可見光信道矩陣確定模塊100，用于確定可見光信道矩陣；發(fā)送端星座確定模塊200，用于在發(fā)送端的總電功率約束在限值范圍時，根據(jù)所述可見光信道矩陣確定最大化的接收端星座的最小距離對應(yīng)的發(fā)送端星座；星座結(jié)果確定模塊300，用于將所確定的發(fā)送端星座確定為星座結(jié)果，其中所述星座結(jié)果的各個維度代表發(fā)送端的各個LED?？蛇x的，圖7示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的發(fā)送端星座確定模塊200的可選結(jié)構(gòu)，參照圖7，發(fā)送端星座確定模塊200可以包括：最大化最小距離確定單元210，用于根據(jù)所述可見光信道矩陣確定最大化的接收端星座的最小距離；星座基確定單元220，用于根據(jù)所述最大化的接收端星座的最小距離確定星座基；星座基擴(kuò)展單元230，用于對所述星座基進(jìn)行擴(kuò)展，確定擴(kuò)展后的高階星座?？蛇x的，最大化最小距離確定單元210具體可用于：根據(jù)所述可見光信道矩陣確定λ1,λ2,B1；當(dāng)接收端星座的最小距離在接收端星座構(gòu)成的四邊形的邊界上時，求解xopt1,yopt1,dmin1；當(dāng)接收端星座的最小距離在接收端星座構(gòu)成的四邊形的對角線上時，求解xopt2,yopt2,dmin2；對比dmin1,dmin2，將其中的最大值確定為接收端星座的最小距離?？蛇x的，星座基確定單元220具體可用于：確定dmin1,dmin2中的最大值對應(yīng)的xopt,yopt；根據(jù)所述xopt,yopt求解ΔS，根據(jù)所述ΔS確定星座基?？蛇x的，星座基擴(kuò)展單元230具體可用于：在p為偶數(shù)時，對于任意一個星座點(diǎn)計(jì)算坐標(biāo)值；在p為奇數(shù)時，確定w，使(w-1)2≤2p≤w2，對于坐標(biāo)點(diǎn)m，計(jì)算坐標(biāo)值，1≤m≤w2，得到含有w2個星座點(diǎn)的2×w2的星座矩陣；對于各坐標(biāo)點(diǎn)m，計(jì)算坐標(biāo)點(diǎn)m到原點(diǎn)的歐氏距離，得到各坐標(biāo)點(diǎn)m對應(yīng)的歐氏距離，對所有歐氏距離進(jìn)行排序，并從所有歐氏距離中去除最大的w2-2p個星座點(diǎn)；將p為偶數(shù)時計(jì)算的坐標(biāo)值，與從所有歐氏距離中去除最大的w2-2p個星座點(diǎn)后剩余的坐標(biāo)值相綜合，得到擴(kuò)展星座；其中，擴(kuò)展星座具有2p個星座點(diǎn)。本發(fā)明實(shí)施例所確定的星座能夠與VLC-MIMO的信道相適應(yīng)，為提升可見光通信的傳輸可靠性，推廣可見光的應(yīng)用提供了可能。本說明書中各個實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實(shí)施例公開的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。專業(yè)人員還可以進(jìn)一步意識到，結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對每個特定的應(yīng)用來使用不同方法來實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實(shí)施。軟件模塊可以置于隨機(jī)存儲器(RAM)、內(nèi)存、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動磁盤、CD-ROM、或
技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲介質(zhì)中。對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3