本發(fā)明涉及可見光通信
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種基于色移鍵控的可見光通信系統(tǒng)中星座圖的處理方法。
背景技術(shù)：
：目前，可見光通信近年來受到廣泛的關(guān)注，利用綠色環(huán)保節(jié)能的發(fā)光二極管(LED)，能夠在滿足在照明的同時提供高速的無線通信服務(wù)。相比于藍(lán)色發(fā)光二極管的照明模式，利用紅綠藍(lán)三色發(fā)光二極管，能夠提供更高的傳輸速率；IEEE802.15.7協(xié)議中提出色移鍵控(colorshiftkeying)作為為多色發(fā)光二極管可見光通信的調(diào)制方式。但現(xiàn)有技術(shù)中雖然色移鍵控可以有效地提供高速通信，但缺乏對星座圖的解決方案，使得誤碼率不能達到理想的效果，影響了可見光通信系統(tǒng)的應(yīng)用。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種基于色移鍵控的可見光通信系統(tǒng)中星座圖的處理方法，該處理方法可以在滿足約束條件的同時，最大化星座圖點之間的最小歐氏距離，從而降低誤碼率，提高可見光通信系統(tǒng)的整體性能。一種基于色移鍵控的可見光通信系統(tǒng)中星座圖的處理方法，所述方法包括：步驟1、首先產(chǎn)生隨機的可見光通信系統(tǒng)中初始聯(lián)合星座圖矢量；步驟2、在約束條件下得到優(yōu)化的聯(lián)合星座圖矢量與星座圖空間距離；步驟3、當(dāng)無解或者優(yōu)化步數(shù)超過設(shè)定值或者兩步之間的星座圖變化小于閾值時，判斷隨機初始值次數(shù)是否超過設(shè)定值；步驟4、若超過設(shè)定值，則獲得所有優(yōu)化解中的最優(yōu)解，得到優(yōu)化處理后的星座圖。所述優(yōu)化的聯(lián)合星座圖矢量表示為：其中每個si是可見光通信系統(tǒng)星座圖中第i個符號，Ji＝[O3…I3…O3]是第i個單元為單位陣，其余為零的8×3的選擇矩陣；O3是元素全為零的3×3零矩陣；I3是對角元為一，其余元素為零的3×3單位陣；上標(biāo)“T”表示矩陣或向量的轉(zhuǎn)置。所述約束條件包括：星座圖空間距離小于星座圖的最小歐氏距離、人眼感受到的光平均強度和顏色為特定值以及發(fā)光二極管的發(fā)光功率在其線性范圍內(nèi)。所述星座圖空間距離小于星座圖的最小歐氏距離，具體包括：所述星座圖空間距離小于任意兩星座圖點的歐氏距離，表示為：d≤hl(0)(sT),]]>其中，是星座點歐氏距離的近似表示，由星座點歐氏距離一階泰勒展開得到；是優(yōu)化程序中隨機的初始點或者上一步到達的點；l是關(guān)于第p個星座點和第q個星座點序號的函數(shù)，表示為：1≅8(p-1)-p(p+1)/2+q,p,q∈1,2,...,8,p<q;]]>上述公式中，F(xiàn)l、Epq、Ep是計算星座點歐氏距離的中間變量；Fl(p，q)＝Epq，是第p個分量為1，其余分量為0的向量；I3為3×3的單位陣，此處為克羅內(nèi)克積。所述人眼感受到的光平均強度和顏色為特定值，具體表示為：J‾PT*sT=s3,]]>其中是預(yù)均衡矩陣，s3是目標(biāo)顏色向量。所述發(fā)光二極管的發(fā)光功率在其線性范圍內(nèi)，具體表示為：max(KjPT*sT)<VU,j]]>min(KjPT*sT)>VL,j,∀j;]]>其中Kj＝8×24的第j盞燈的選擇矩陣，表示元素的最大值，表示的最小值，VU，j和VL，j是第j盞燈的線性范圍的上下限，表示對任意j該不等式均成立，j從1取到8。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，上述處理方法可以在滿足約束條件的同時，最大化星座圖點之間的最小歐氏距離，從而降低誤碼率，提高可見光通信系統(tǒng)的整體性能。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例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)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(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)這些附圖獲得其他附圖。圖1為本發(fā)明實施例所述基于色移鍵控的可見光通信系統(tǒng)中星座圖的處理方法流程示意圖；圖2為本發(fā)明實例中綠光發(fā)光二極管的伏安特性曲線示意圖。具體實施方式下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明的實施例，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施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例作進一步地詳細(xì)描述，如圖1所示為本發(fā)明實施例所述基于色移鍵控的可見光通信系統(tǒng)中星座圖的處理方法流程示意圖，所述處理方法包括：步驟1、首先產(chǎn)生隨機的可見光通信系統(tǒng)中初始聯(lián)合星座圖矢量；步驟2、在約束條件下得到優(yōu)化的聯(lián)合星座圖矢量與星座圖空間距離；在該步驟中，所述優(yōu)化的聯(lián)合星座圖矢量表示為：其中每個si是星座圖中第i個符號，i＝1,2,...,8，Ji＝[O3…I3…O3]是第i個單元為單位陣，其余為零的8×3的選擇矩陣；O3是元素全為零的3×3零矩陣；I3是對角元為一，其余元素為零的3×3單位陣；上標(biāo)“T”表示矩陣或向量的轉(zhuǎn)置。而星座圖空間距離表示為d，本申請的目標(biāo)函數(shù)為最大化星座圖空間的距離d。上述約束條件包括：星座圖空間距離小于星座圖的最小歐氏距離、人眼感受到的光平均強度和顏色為特定值以及發(fā)光二極管的發(fā)光功率在其線性范圍內(nèi)。具體來說：1)所述星座圖空間距離小于星座圖的最小歐氏距離具體包括：所述星座圖空間距離小于任意兩星座圖點的歐氏距離，表示為：d≤hl(0)(sT),]]>其中是星座點歐氏距離的近似表示，由星座點歐氏距離一階泰勒展開得到，是優(yōu)化程序中隨機的初始點或者上一步到達的點；l是關(guān)于第p個星座點和第q個星座點序號的函數(shù)，表示為：1≅8(p-1)-p(p+1)/2+q,p,q∈1,2,...,8,p<q]]>上述公式中，F(xiàn)l、Epq、Ep是計算星座點歐氏距離的中間變量，F(xiàn)l(p，q)＝Epq，是第p個分量為1，其余分量為0的向量，I3為3×3的單位陣，此處為克羅內(nèi)克積。2)所述人眼感受到的光平均強度和顏色為特定值，具體表示為：J‾PT*sT=s3,]]>其中是預(yù)均衡矩陣，s3是目標(biāo)顏色向量。3)所述發(fā)光二極管的發(fā)光功率在其線性范圍內(nèi)，具體表示為：max(KjPT*sT)<VU,j]]>min(KjPT*sT)>VL,j,∀j]]>其中，Kj＝8×24的第j盞燈(j從1取到8)的選擇矩陣，表示元素的最大值，表示的最小值，VU，j和VL，j是第j盞燈的線性范圍的上下限，表示對任意j該不等式均成立。步驟3、當(dāng)無解或者優(yōu)化步數(shù)超過設(shè)定值或者兩步之間的星座圖變化小于閾值時，判斷隨機初始值次數(shù)是否超過設(shè)定值；在該步驟中，無解指該優(yōu)化問題的約束條件矛盾，不存在可行解；在開始優(yōu)化程序之前會設(shè)定一個最大優(yōu)化步數(shù)，初始優(yōu)化步數(shù)為零，每進行一次優(yōu)化，優(yōu)化步數(shù)加一，直到超過最大優(yōu)化步數(shù)；每次優(yōu)化能得到一個最優(yōu)的星座圖，表示為一24維向量，兩步之間星座圖的變化由兩步得到的24維向量的差值的模長表示。步驟4、若超過設(shè)定值，則獲得所有優(yōu)化解中的最優(yōu)解，得到優(yōu)化處理后的星座圖。下面以具體的實例對上述處理方法的過程進行詳細(xì)說明：實例1、針對濾光片的不完全濾波導(dǎo)致的顏色間干擾進行的星座圖設(shè)計，具體表示為：maxsT,dd]]>s.tJ‾PT*sT=s3]]>hl(0)(sT)≥d∀l]]>max(KjPT*sT)<VU,j]]>min(KjPT*sT)>VL,j,∀j;]]>其中，實際優(yōu)化中使用的目標(biāo)顏色和目標(biāo)強度為s3＝[9，9，9]。如圖2所示為本發(fā)明實例中綠光發(fā)光二極管的伏安特性曲線示意圖，近似地，三盞燈的線性范圍均設(shè)定為6-12V，即VU，j＝12，VL，j＝6，濾光片顏色間干擾導(dǎo)致的信道矩陣表示為：H=0.90.100.10.80.100.10.9]]>再利用奇異值分解，H＝USVH，其中，U和V都是酉矩陣，S是對角陣，預(yù)均衡為P＝VS-1，I8是8×8的單位陣，表示克羅內(nèi)克積。在該實例1中，利用Matlab的CVX工具箱進行優(yōu)化問題的求解，優(yōu)化步數(shù)的上限設(shè)置為100，星座圖模值變化的閾值設(shè)置為0.001，隨機初始值次數(shù)設(shè)定為10次，根據(jù)上述方法實施例中步驟1-4的處理步驟，最終優(yōu)化處理后得到的星座圖為：s=-13.6232-17.5537-13.6232-17.5537-10.3923-14.3228-20.7846-16.85413.5613-3.5613-3.56133.561300001.5992-1.59921.5992-1.59920-3.198403.1984]]>實例2、該實例針對采用反射式照明的照明方式進行的星座圖處理，具體表示為：maxsT,dd]]>s.tηJ‾PT*sT=s3]]>hl(0)(sT)≥d∀l]]>max(KjPT*sT)<VU,j]]>min(KjPT*sT)>VL,j,∀j;]]>由于在這照明方式下，人眼觀察到的不再是從光源直接發(fā)出的光，而是經(jīng)過界面發(fā)生反射之后的光，因此在實例1中顏色的約束條件中再乘上了反射矩陣這里假設(shè)反射界面對紅光的反射率大于綠光的反射率大于藍(lán)光的反射率，同時預(yù)均衡矩陣表示為：P*=P10001/0.90001/0.8]]>其余參數(shù)的設(shè)置與實例1中的相同，則最終優(yōu)化處理后得到的星座圖表示為：s=-16.4057-18.5669-16.3033-14.1638-18.8136-20.7846-16.3708-18.3069-0.85140-3.4365-3.4365-1.95530-3.43651.029-1.73401.75391.12831.1283-0.78050-0.6196-0.8534]]>綜上所述，本發(fā)明實施例所提供的處理方法可以在滿足約束條件的同時，最大化星座圖點之間的最小歐氏距離，從而降低誤碼率，提高可見光通信系統(tǒng)的整體性能。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁1 2 3