基于可见光通信的增强型中线划分色移健控码调制方法

技术领域

本发明涉及光通信中的色移健控编码调制技术，特别涉及一种基于可见光通信的增强型中线划分色移健控码调制方法。

背景技术

随着光通信的高速发展，作为未来高速无线通信的关键技术之一，可见光通信将成为短程光学无线通信的替代方案。可见光通信使用380-780纳米之间的可见光光谱的发光二极管进行数据的传输；同时可见光通常被使用在室内提供照明，分担了现有几种通信模式使用的射频频谱的压力。在可见光通信系统中，发光二极管被用来传输数据，节能的同时还允许相当快的光信号调制。但在可见光通信系统中，若不能进行合适的调制，产生较大的误码率，调制可能会在光线中产生变化，对人类健康产生潜在负面影响。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明目的是提供一种基于可见光通信的增强型中线划分色移健控码调制方法。

技术方案：本发明的一种基于可见光通信的增强型中线划分色移健控码调制方法，包括如下步骤：

步骤1，基于三维光强度空间MPCSK星座与感知色约束，对三维信号空间中的M-MPCSK星座进行更新；其中M表示星座点数量；

步骤2，基于最小化平均光强度功率约束和感知色约束，对MPCSK星座符号进行第一级符号子集划分；

步骤3，根据符号子集中星座点数量与Q的相对大小，对MPCSK星座符号进行第二级符号子集划分；其中Q表示有限状态机FSM的状态数；

步骤4，利用有限状态机FSM对第二级划分后的符号子集进行编码调制，得到M-MPCSK-FSM码的FSM结构；

步骤5，根据特定α

进一步，所述步骤1包括：

在三维强度空间中设定一个质心为感知色约束强度T

Q＝M-2

式中，Q＝4,M∈{7，11，19},

进一步，所述步骤2包括：

基于最小化平均光强度功率

式中，κ为正实数，α

进一步，所述步骤3包括：

将|S(α

|S(α

式中，α

若|S(α

且/>

且/>

式中，

进一步，所述步骤4包括：

基于第二级划分后的符号子集S(α

进一步，所述步骤5包括：

基于特定α

式中，d

根据上式设置更新的M-MPCSK星座中多个强度面中的一个三角形平面光强度为常数，写出星座坐标的线性方程，对线性方程使用高斯消元法，得到M-MPCSK星座点坐标。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：

1、本发明在数据速率R＝2bits/symbol且BER为10

2、在数据速率R＝3bits/symbol且BER为10

3、在数据速率R＝4bits/symbol且BER为10

附图说明

图1为基于可见光通信的增强型中线划分色移健控码调制方法的流程图；

图2为实施例中的更新的M-MPCSK星座结构图：(a)7-MPCSK星座结构图；(b)11-MPCSK星座结构图；(c)19-MPCSK星座结构图；

图3为实施例中的4状态M-MPCSK-FSM码的FSM：(a)7-MPCSK-FSM码的FSM；(b)11-MPCSK-FSM码的FSM；(c)19-MPCSK-FSM码的FSM；

图4为实施例中的归一化最小距离与数据速率对比图；

图5为实施例中的R＝2比特/符号时BER曲线对比图；

图6为实施例中的R＝3比特/符号时BER曲线对比图；

图7为实施例中的R＝4比特/符号时BER曲线对比图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。

如图1所示为本实施例所述的一种基于可见光通信的增强型中线划分色移健控码调制方法的流程图，该方法包括如下步骤：

步骤1，基于三维光强度空间MPCSK星座与感知色约束，对三维信号空间中的M-MPCSK星座进行更新；其中M表示星座点数量。

在一个示例中，上述步骤1具体包括：

如图2所示，在三维强度空间中设定一个质心为感知色约束强度T

Q＝M-2

式中，Q＝4,M∈{7，11，19},

步骤2，基于最小化平均光强度功率约束和感知色约束，对MPCSK星座符号进行第一级符号子集划分。

在一个示例中，上述步骤2具体包括：

基于最小化平均光强度功率

式中，κ为正实数，α

步骤3，根据符号子集中星座点数量与Q的相对大小，对MPCSK星座符号进行第二级符号子集划分；其中Q表示有限状态机(finite state machine，FSM)的状态数。

在一个示例中，上述步骤3具体包括：

对MPCSK星座符号进行第二级符号子集划分，将|S(α

|S(α

式中，α

若|S(α

且/>

且/>

式中，

针对最大强度平面中星座点个数大于3的情况，选取满足白光约束的星座点为一个符号子集，其它的星座点为另外一个符号子集。因此很容易得到划分后的符号子集S(α

表1 M-MPCSK星座的符号子集

步骤4，利用有限状态机FSM对第二级划分后的符号子集进行编码调制，得到M-MPCSK-FSM码的FSM结构；

在一个示例中，上述步骤4包括：

基于第二级划分后的符号子集S(α

在一个示例中，当前状态为ST

步骤5，根据特定α

在一个示例中，上述步骤5具体包括：

基于特定α

式中，d

根据上式设置更新的M-MPCSK星座中多个强度面中的一个三角形平面光强度为常数，写出星座坐标的线性方程，对线性方程使用高斯消元法，得到M-MPCSK星座点坐标。如表2所示为最终M-MPCSK星座点坐标。

表2 M-MPCSK星座点

表3中列出了基于多强度面星座的4状态MPCSK-FSM码对应不同数据速率R下归一化平方最小距离

表3各种CSK方案的MSED

基于VLC系统模型，对各种CSK码和未编码CSK方案在信噪比E