一种非均匀空间多脉冲位置调制星座生成方法及装置与流程

本发明涉及脉冲调制，尤其涉及一种非均匀空间多脉冲位置调制星座生成方法及装置。

背景技术：

1、在vlc系统中，发射机采用发光二极管（light emitting diode, led）作为光源，led可实现高速闪烁（即肉眼无法捕捉的明暗闪烁，被视为可见光）来进行信息的传递。vlc系统的接收机采用光电检测器（photoelectric detector, pd）来进行光检测，光信号可被转化为电信号；当电信号进行a/d转换后，可由解调器、译码器对其进行还原来获取原始信息。值得注意的是，由于人眼睛的视觉暂停现象（即余晖效应）（visual stayingphenomenon, vsp），只要vlc系统的调制频率足够高，人类就无法捕捉到光线的明暗变化。因此，室内vlc系统不仅可以用于室内照明也可以用于通信。目前，vlc系统的有效通信距离可达数十米，被广泛用于室内环境。综上所述，vlc是一种适用于室内环境的主流通信技术。

2、室内多输入多输出vlc（multiple-input multiple-output vlc, mimo-vlc）系统具有多个led和pds。在mimo-vlc系统中，我们可以同时激活多个led来传递信息。因此，相比于传统单输入单输出（single-input single-output, siso）vlc系统，mimo-vlc系统拥有更高的频谱效率。然而，在视线（line-of-sight, los）条件下，mimo-vlc系统中各个子信道之间具有高度相关的特性，这大大降低了系统的传输可靠性。基于上述缺陷，广义空间调制（generalized spatial modulation, gsm）作为一种高频谱效率的mimo-vlc传输方案不仅提高mimo-vlc系统数据传输速率还能够改善数据传输质量。此外，多脉冲位置调制（multipulse position modulation, mppm）具有同步复杂度低、能量效率高等优势被广泛用于mimo-vlc系统。因此，一种gsm技术和mppm相结合的gsm星座——空间mppm星座映射方案被提出。空间mppm星座可分为空间域星座和信号域星座，空间域星座用于选择相应的部分led作为有效激活led组，信号域星座用于携带相应的传输信息（即mppm信号）。在接收端，pds接收到该显性传输信息，同时能够检测出该显性传输信息是由哪种有效激活led组发送。mimo-vlc系统的发射机通常采用强度调制（intensity modulation, im）调整led的发光强度来传递信息；而接收端的pds通常采用直接检测（direct detection, dd）来检测光信号。

3、现有空间mppm星座映射方案中并没有考虑到空间域星座的映射方式（即选用的有效激活led组）对mppm信号的影响程度（不同的有效激活led组对mppm信号的保护度不同）。另外，现有方案中信号域星座中并没有考虑利用最大标签距离准则优化mppm信号与信号域标签之间的映射关系。

技术实现思路

1、本发明提供了一种非均匀空间多脉冲位置调制星座生成方法及装置，用于解决现有的空间mppm星座映射方案没有考虑到空间域星座的映射方式对mppm信号的影响程度，且mppm信号与信号域标签之间的映射关系不够好的技术问题。

2、本发明提供了一种非均匀空间多脉冲位置调制星座生成方法，应用于室内多输入多输出-可见光通信mimo-vlc系统的空间mppm星座映射器；所述方法包括：

3、当接收到比特交织序列时，获取所述比特交织序列对应的信号域星座的所有mppm信号；

4、根据所述mppm信号的总数生成若干个信号域标签；

5、根据各所述信号域标签之间的标签距离确定各所述信号域标签对应的目标mppm信号；

6、确定每个所述目标mppm信号对应的峰值发射功率；

7、根据所述目标mppm信号、所述峰值发射功率及所述信号域标签生成非均匀空间多脉冲位置调制usmppm星座。

8、可选地，所述mimo-vlc系统包括多个led；所述确定每个所述目标mppm信号对应的峰值发射功率的步骤，包括：

9、获取所述led的总数量；

10、根据所述总数量及预设的组内数量，将所述led分为多个led组；

11、从所述led组中选取目标led组；

12、计算各所述目标led组对所述目标mppm信号的影响系数；

13、获取平均发射功率和峰均功率比；

14、采用各所述目标led组的影响系数、所述平均发射功率、所述峰均功率比及所述目标led组的个数计算各所述目标led组对应的目标mppm信号的峰值发射功率。

15、可选地，所述计算各所述目标led组对所述目标mppm信号的影响系数的步骤，包括：

16、获取预设的信道响应矩阵；

17、根据所述信道响应矩阵确定所述目标led组内各led分别对应的信道增益；

18、根据所述目标led组内各led分别对应的信道增益计算所述led组对所述目标mppm信号的影响系数。

19、可选地，所述根据所述mppm信号的总数生成若干个信号域标签的步骤，包括：

20、根据所述信号总数计算信号域标签编码比特数及信号域标签个数；

21、根据所述信号域标签编码比特数和所述信号标签个数生成若干个信号域标签。

22、可选地，所述根据各所述信号域标签之间的标签距离确定各所述信号域标签对应的目标mppm信号的步骤，包括：

23、根据所述mppm信号的总数及所述信号域标签个数生成若干个mppm子星座集；每个所述mppm子星座集中包含与所述信号域标签一一对应的若干个初始mppm信号；

24、依次将每个所述mppm子星座集确定为初始子星座集；

25、计算所述初始子星座集中每两个信号域标签之间的标签距离；

26、当所有所述标签距离等于所述信号域标签编码比特数时，计算每两个所述信号域标签对应的初始mppm信号之间的汉明距离；

27、当所述汉明距离满足预设条件时，计算所有所述汉明距离的距离和；

28、比较所有所述mppm子星座集之间的距离和，将距离和最大的mppm子星座集作为目标子星座集；

29、将所述目标子星座集中各信号域标签对应的初始mppm信号确定为各所述信号域标签对应的目标mppm信号。

30、本发明还提供了一种非均匀空间多脉冲位置调制星座生成装置，应用于室内多输入多输出-可见光通信mimo-vlc系统的空间mppm星座映射器；所述装置包括：

31、mppm信号生成模块，用于当接收到比特交织序列时，获取所述比特交织序列对应的信号域星座的所有mppm信号；

32、信号域标签生成模块，用于根据所述mppm信号的总数生成若干个信号域标签；

33、目标mppm信号确定模块，用于根据各所述信号域标签之间的标签距离确定各所述信号域标签对应的目标mppm信号；

34、峰值发射功率确定模块，用于确定每个所述目标mppm信号对应的峰值发射功率；

35、非均匀空间多脉冲位置调制usmppm星座生成模块，用于根据所述目标mppm信号、所述峰值发射功率及所述信号域标签生成非均匀空间多脉冲位置调制usmppm星座。

36、可选地，所述mimo-vlc系统包括多个led；所述峰值发射功率确定模块，包括：

37、总数量获取子模块，用于获取所述led的总数量；

38、led组划分子模块，用于根据所述总数量及预设的组内数量，将所述led分为多个led组；

39、目标led组选取子模块，用于从所述led组中选取目标led组；

40、影响系数计算子模块，用于计算各所述目标led组对所述目标mppm信号的影响系数；

41、平均发射功率和峰均功率比获取子模块，用于获取平均发射功率和峰均功率比；

42、峰值发射功率计算子模块，用于采用各所述目标led组的影响系数、所述平均发射功率、所述峰均功率比及所述目标led组的个数计算各所述目标led组对应的目标mppm信号的峰值发射功率。

43、可选地，所述影响系数计算子模块，包括：

44、信道响应矩阵获取单元，用于获取预设的信道响应矩阵；

45、信道增益确定单元，用于根据所述信道响应矩阵确定所述目标led组内各led分别对应的信道增益；

46、影响系数计算单元，用于根据所述目标led组内各led分别对应的信道增益计算所述led组对所述目标mppm信号的影响系数。

47、本发明还提供了一种电子设备，所述设备包括处理器以及存储器：

48、所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

49、所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行如上任一项所述的非均匀空间多脉冲位置调制星座生成方法。

50、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行如上任一项所述的非均匀空间多脉冲位置调制星座生成方法。

51、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：本发明提供了一种非均匀空降多脉冲位置调制星座生成方法，包括：当接收到比特交织序列时，获取比特交织序列对应的信号域星座的所有mppm信号；根据mppm信号的总数生成若干个信号域标签；根据各信号域标签之间的标签距离确定各信号域标签对应的目标mppm信号；确定每个目标mppm信号对应的峰值发射功率；根据目标mppm信号、峰值发射功率及信号域标签生成非均匀空间多脉冲位置调制usmppm星座。

52、本发明通过标签距离来计算各信号域标签对应的目标mppm信号，从而优化mppm信号与信号域标签之间的映射关系，并且通过对mppm信号的影响程度来计算各个mppm信号对应的峰值发射功率，从而优化mppm信号的峰值发射功率的分配。