室內(nèi)可見(jiàn)光通信中的自適應(yīng)分集接收技術(shù)分析

金輝

摘 要： 隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的快速發(fā)展，很多新型通訊技術(shù)被研究開(kāi)發(fā)出來(lái)，室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的出現(xiàn)，很大程度上推進(jìn)了通信技術(shù)的發(fā)展，但是，在可見(jiàn)光技術(shù)應(yīng)用中還存在著一些問(wèn)題，對(duì)此，文章針對(duì)室內(nèi)可見(jiàn)光通訊中的自適應(yīng)分集接收技術(shù)展開(kāi)了理論分析，進(jìn)一步分析了變步長(zhǎng)LMS算法的期待響應(yīng)的設(shè)計(jì)，希望能夠促進(jìn)室內(nèi)可見(jiàn)光通訊的科學(xué)性發(fā)展。

關(guān)鍵詞： 室內(nèi)可見(jiàn)光通信；自適應(yīng)分集接收技術(shù)；分析

引言：

可見(jiàn)光通信是一項(xiàng)多種用途的無(wú)限通信技術(shù)，他能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)照明與通信的功能，具有非常多的優(yōu)勢(shì)。在可見(jiàn)光通信技術(shù)中使用了最新的無(wú)限頻譜，這種無(wú)限頻譜的帶寬非常巨大，促使可見(jiàn)光通訊技術(shù)在工作中無(wú)電磁波干擾，并且具有很高的安全性及傳輸速度快的優(yōu)勢(shì)，在未來(lái)發(fā)展中存在著無(wú)限的潛力。但是當(dāng)前的室內(nèi)可見(jiàn)光通信中，主要應(yīng)用的大氣信道屬于隨參信道，在進(jìn)行函數(shù)傳輸時(shí)是不規(guī)則的非線性傳輸，同時(shí)還存在快速時(shí)變的問(wèn)題，除了這些因素，還有很多其他因素會(huì)對(duì)通信質(zhì)量造成不同影響，甚至?xí)斐赏ㄐ胖袛唷?/p>

一、室內(nèi)可見(jiàn)光通信中的自適應(yīng)分集接收技術(shù)的理論分析

1.1關(guān)于分集接收技術(shù)的分析

分集接收技術(shù)在可見(jiàn)光通信中發(fā)揮著重要的作用，它能夠有效的提高傳輸信道的可靠性，具有良好的抗衰落性。分集接收技術(shù)通過(guò)接收端獲得信號(hào)，并且是不相關(guān)的多路信號(hào)，再按照一些規(guī)則進(jìn)行合并，促使接受到的信息實(shí)現(xiàn)信號(hào)能量最大化，這是分集接收技術(shù)的基本思路。分集技術(shù)大體上可以分為兩種類(lèi)型，分別為顯分集與隱分集，其中顯分集也可以分為兩種類(lèi)型，分別為宏分集與微分集。微分集的分集方式有很多種，主要有空間、頻率、時(shí)間、極化、角度、路徑等方式。在傳統(tǒng)技術(shù)中的對(duì)信息合并的準(zhǔn)則有兩種：一種是數(shù)字通信系統(tǒng)選擇接收端誤碼率（通常用BER表示）最低的準(zhǔn)則；一種是模擬通信系統(tǒng)選擇接收端信噪比（通常用SNR表示）最高的準(zhǔn)則。在室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中，常常應(yīng)用的光源是LED光源，并且屬于非相干光源，加上LED光源的可見(jiàn)光波長(zhǎng)很短，并不能夠調(diào)制發(fā)射出明顯的衰落效應(yīng)，但是將分集技術(shù)應(yīng)用于可見(jiàn)光通信中之后，明顯的提高了模擬通信系統(tǒng)選擇接收端信噪比，實(shí)現(xiàn)了通信距離增加的目的。

1.2關(guān)于自適應(yīng)信號(hào)處理技術(shù)的分析

自適應(yīng)信號(hào)處理技術(shù)通過(guò)某種準(zhǔn)則為有一句，這種準(zhǔn)則必須是預(yù)先選定的關(guān)系，再隨著信號(hào)輸入及環(huán)境產(chǎn)生的變化，將系統(tǒng)的參數(shù)與結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)接受信號(hào)的理想化。在這種情況下得到的濾波，是在準(zhǔn)則下的最優(yōu)狀態(tài)。自適應(yīng)信號(hào)處理技術(shù)計(jì)算濾波時(shí)，通常會(huì)采用最小均方的算法（通常用LMS表示），這種算法在該領(lǐng)域中非常的簡(jiǎn)單實(shí)用，所以被廣泛的應(yīng)用于工程當(dāng)中。盡管最小均方的算法也存在一些問(wèn)題，比如收斂速度與失調(diào)之間存在的矛盾，但是這種矛盾可以通過(guò)一定的方式得以解決，最有效的方式便是設(shè)計(jì)時(shí)變的迭代步長(zhǎng)。自適應(yīng)系統(tǒng)中的線性組合器形式中，只需要將信號(hào)輸入到系統(tǒng)之中，并在期待相應(yīng)的過(guò)程中，可以利用迭代元算來(lái)解決，可見(jiàn)LMS算法能夠廣泛的應(yīng)用在很多情況當(dāng)中。

1.3關(guān)于自適應(yīng)分集接收技術(shù)的分析

自適應(yīng)分集接收技術(shù)是一種在自由空間的光通信系統(tǒng)中，能夠接受超低功率信號(hào)的技術(shù)，它通過(guò)很多個(gè)光點(diǎn)探測(cè)器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行空間分級(jí)接收，然后再通過(guò)系統(tǒng)的控制中心的控制作用，對(duì)多徑信號(hào)產(chǎn)生的相位延遲進(jìn)行有效控制，調(diào)整到最佳狀態(tài)，這種接受信號(hào)能量的方式，要遠(yuǎn)比傳統(tǒng)單路接收信號(hào)的方式效果高上好幾倍，在傳輸性能上十分穩(wěn)定。自適應(yīng)分集接收技術(shù)的發(fā)送與采集信號(hào)的方式，仍然采用著傳統(tǒng)的分集方式，但是在信息合并方式上改變了方式，有效的增加了系統(tǒng)在自適應(yīng)性與抗干擾性等方面的性能，這是由于采用了合適的自適應(yīng)信號(hào)合并方式。有相關(guān)學(xué)者對(duì)室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)，在系統(tǒng)中應(yīng)用也自適應(yīng)分集接收技術(shù)，能夠有效的改善可見(jiàn)光通訊系統(tǒng)的性能。對(duì)于室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)，可以利用接收端在每一次的迭代時(shí)所輸入的信號(hào)來(lái)改善一定的問(wèn)題。

二、基于變步長(zhǎng)LMS算法的期待響應(yīng)的設(shè)計(jì)

下圖為L(zhǎng)MS算法的自適應(yīng)分集接收技術(shù)的基本原理圖：

由圖可知在LMS算法中，自適應(yīng)分集接收技術(shù)是通過(guò)迭代過(guò)程中確定期待響應(yīng)dk的值來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這是該算法的關(guān)鍵，其中期待響應(yīng)dk在迭代過(guò)程中，對(duì)于輸出信號(hào)是十分趨近的，這對(duì)于自適應(yīng)算法來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)重要的數(shù)據(jù)依據(jù)。通常在通信系統(tǒng)中，期待響應(yīng)dk數(shù)據(jù)一般是發(fā)送端發(fā)射的用戶數(shù)據(jù)，將其作為期待響應(yīng)dk是算法中最佳的選擇。但是在實(shí)際的計(jì)算中，期待響應(yīng)dk數(shù)據(jù)的選取存在一些問(wèn)題，為了解決這些問(wèn)題，可以通過(guò)在通信時(shí)將用戶數(shù)據(jù)的傳輸進(jìn)行周期性地中斷的設(shè)計(jì)，將一些與用戶數(shù)據(jù)相似的訓(xùn)練序列發(fā)送給用戶，同時(shí)將這些訓(xùn)練序列作為期待響應(yīng)dk數(shù)據(jù)。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，室內(nèi)可見(jiàn)光技術(shù)在無(wú)線通信技術(shù)中是一種新型的技術(shù)，可以說(shuō)在未來(lái)的通訊技術(shù)中是占有十分重要地位的，但是，當(dāng)前可見(jiàn)光通訊技術(shù)還存在著很多關(guān)鍵性技術(shù)難題需要廣大科研人員進(jìn)一步的研究來(lái)解決，一旦這些技術(shù)難點(diǎn)能夠得到有效的解決，那么對(duì)于VLC技術(shù)而言是具有重要意義的。