基于多色LED的可见光通信星座优化设计

作     者：郭家宁 王超 张剑 Guo Jianing;Wang Chao;Zhang Jian

作者机构：中国人民解放军网络空间部队信息工程大学信息系统工程学院河南郑州450001 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2025年第45卷第3期

页      面：84-94页

核心收录：

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 08[工学] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(62071489) 

主　　题：可见光通信 多色发光二极管 星座设计 多输入单输出 

摘      要：在基于多色发光二极管(LED)的可见光通信(VLC)中,不同颜色的LED芯片同时受到色度和亮度以及光信号功率的约束以满足通信和照明的需求。在接收端,同一光电二极管(PD)接收机对不同颜色的光具有不同的响应度,因而导致多色LED中不同颜色芯片对应的信道增益存在差异。因此,基于多色LED的VLC系统构成了一个天然的受功率约束的多输入单输出(MISO)通信系统。本文针对室内多色VLC系统提出了一种基于等效发射信号的星座优化设计方案。首先,通过考虑色度、亮度以及光信号功率约束,以最小化总光功率为目标,确定了每个多色LED芯片的归一化平均功率。随后将该系统建模为逐天线功率约束的室内MISO VLC系统,并通过最大化一维等效发射信号星座的最小欧氏距离对等效发射信号星座进行优化,接着采用基于区间分划的分解算法将等效发射信号唯一分解为每个LED芯片的发射信号,从而实现星座优化设计。仿真结果表明,所提出的星座优化设计方案在相同条件下的误码性能优于现有信号设计方案。