可见光通信的成对编码方法、系统、计算机设备和存储介质

本发明属于无线光通信，尤其涉及一种可见光通信的成对编码方法、系统、计算机设备和存储介质。

背景技术：

1、对于可见光通信(visible light communication,vlc)系统，在通信过程中，只要光强变化的速度足够快，人眼无法检测到发光二极管(light-emitting diode,led)的闪烁，光电探测器(photo-detector,pd)可以检测这些亮度变化，从而实现数据接收。因此，基于led的vlc系统可以同时实现照明和通信。此外，vlc系统还具有高物理层安全、抗电磁干扰等优点。

2、针对实际vlc系统的可实现容量受到了调制带宽和非线性的限制，无载波幅度相位(carrierless amplitude andphase modulation,cap)调制作为频谱高效调制技术被考虑来提高系统的可实现速率，同时，可以使用多组正交滤波器实现多带cap(multi-bandcap,mcap)。最近，随着索引调制技术的出现，基于mcap的单模索引调制和双模索引调制的应用已受到众多研究人员的关注。在已有索引调制技术的基础上，多模索引调制技术被提出，目前已广泛应用于正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,ofdm)中，可以实现给不同子带分配不同的星座模式。

3、基于mcap的索引调制方案会受到实际vlc系统的低通频率响应的影响，此影响会导致不同子带的性能不平衡，使得mcap各子带的功率衰减不同，进一步导致不同子带间信噪比不平衡。与其他传输系统类似，总体性能通常由最差子带决定。因此，解决不同子带间信噪比不平衡问题是十分必要的。

技术实现思路

1、本发明提供一种可见光通信的成对编码方法、系统、计算机设备和存储介质，以解决不同子带间信噪比不平衡问题。

2、第一方面，本发明提供一种可见光通信的成对编码方法，包括：

3、获取偶数个原始子带的子带信号；其中，一个子带对应一个子带信号，偶数个原始子带被划分为第一低频子带集合和第一高频子带集合；第一低频子带集合和第一高频子带集合中的子带数量相等；

4、对所有原始子带的子带信号进行角度旋转，分别得到第二低频子带集合和第二高频子带集合；

5、分别对第二低频子带集合和第二高频子带集合中的两个子带信号的同相分量和正交分量进行配对，得到第三低频子带集合和第三高频子带集合；

6、对第三低频子带集合和第三高频子带集合中所有子带信号进行角度旋转，分别得到第四低频子带集合和第四高频子带集合；

7、将第四低频子带集合中目标子带信号的同相分量和正交分量分别与第四高频子带集合中目标子带信号的同相分量和正交分量配对，以完成成对编码。

8、可选地，第一方面所述的可见光通信的成对编码方法，包括：

9、获取m个原始子带的子带信号；其中，m个原始子带被划分为第一低频子带集合和第一高频子带集合；其中第1个子带到第m/2个子带作为第一低频子带集合，第m/2+1个子带到第m个子带作为第一高频子带集合；

10、和/或，对m个原始子带的子带信号进行角度旋转，分别得到第二低频子带集合和第二高频子带集合；

11、和/或，在第二低频子带集合中，对第ζ个子带信号与第m/2-ζ+1个子带信号的同相分量和正交分量进行配对，得到第三低频子带集合；在第二高频子带集合中，对第m/2+ζ个子带信号与第m-ζ+1个子带信号的同相分量和正交分量进行配对，得到第三高频子带集合；其中，ζ为整数且ζ＝1,2,…,m/4；

12、和/或，对第三低频子带集合和第三高频子带集合中m个子带信号进行角度旋转，分别得到第四低频子带集合和第四高频子带集合；

13、和/或，将第四低频子带集合中第个子带信号的同相分量和正交分量分别与第四高频子带集合中第个子带信号的同相分量和正交分量配对，以完成成对编码；其中

14、可选地，所述在第二低频子带集合中，对第ζ个子带信号与第m/2-ζ+1个子带信号的同相分量和正交分量进行配对，得到第三低频子带集合；在第二高频子带集合中，对第m/2+ζ个子带信号与第m-ζ+1个子带信号的同相分量和正交分量进行配对，得到第三高频子带集合，包括：

15、构建分别位于第三低频子带集合和第三高频子带集合中的子带对信号的矩阵表达式：

16、

17、其中，为第三低频子带集合中第ζ个子带信号；iζ为第三低频子带集合中第ζ个子带信号的同相分量；为第三低频子带集合中第m/4+ζ个子带信号；为第三高频子带集合中第m/2+ζ个子带信号；im/2+ζ为第三高频子带集合中第m/2+ζ个子带信号的同相分量；为第三高频子带集合中第3m/4+ζ个子带信号；j为虚数单位；qζ为第三低频子带集合中第ζ个子带信号的正交分量；为子带的旋转角度。

18、可选地，所述在第四低频子带集合中第个子带信号的同相分量和正交分量分别与第四高频子带集合中第个子带信号的同相分量和正交分量配对，以完成成对编码，包括：

19、将第四低频子带集合中第个子带信号的同相分量和正交分量分别与第四高频子带集合中第个子带信号的同相分量和正交分量配对后，构建两个子带对的输出信号矩阵表达式：

20、

21、其中，为第四低频子带集合中第ζ个子带的输出信号；为第四低频子带集合中第m/4+ζ个子带的输出信号；为第四高频子带集合中第m/2+ζ个子带的输出信号；为第四高频子带集合中第3m/4+ζ个子带的输出信号。

22、第二方面，本发明提供一种可见光通信的成对编码系统，包括：

23、获取模块，用于获取偶数个原始子带的子带信号；其中，一个子带对应一个子带信号，偶数个原始子带被划分为第一低频子带集合和第一高频子带集合；第一低频子带集合和第一高频子带集合中的子带数量相等；

24、第一角度旋转模块，用于对所有原始子带的子带信号进行角度旋转，分别得到第二低频子带集合和第二高频子带集合；

25、第一配对模块，用于分别对第二低频子带集合和第二高频子带集合中的两个子带信号的同相分量和正交分量进行配对，得到第三低频子带集合和第三高频子带集合；

26、第二角度旋转模块，用于对第三低频子带集合和第三高频子带集合中所有子带信号进行角度旋转，分别得到第四低频子带集合和第四高频子带集合；

27、第二配对模块，用于将第四低频子带集合中目标子带信号的同相分量和正交分量分别与第四高频子带集合中目标子带信号的同相分量和正交分量配对，以完成成对编码。

28、可选地，第二方面所述的可见光通信的成对编码系统，包括：

29、获取单元，用于获取m个原始子带的子带信号；其中，m个原始子带被划分为第一低频子带集合和第一高频子带集合；其中第1个子带到第m/2个子带作为第一低频子带集合，第m/2+1个子带到第m个子带作为第一高频子带集合；

30、和/或，第一角度旋转单元，用于对m个原始子带的子带信号进行角度旋转，分别得到第二低频子带集合和第二高频子带集合；

31、和/或，第一配对单元，用于在第二低频子带集合中，对第ζ个子带信号与第m/2-ζ+1个子带信号的同相分量和正交分量进行配对，得到第三低频子带集合；在第二高频子带集合中，对第m/2+ζ个子带信号与第m-ζ+1个子带信号的同相分量和正交分量进行配对，得到第三高频子带集合；其中，ζ为整数且ζ＝1,2,…,m/4；

32、和/或，第二角度旋转单元，用于对第三低频子带集合和第三高频子带集合中m个子带信号进行角度旋转，分别得到第四低频子带集合和第四高频子带集合；

33、和/或，第二配对单元，用于将第四低频子带集合中第个子带信号的同相分量和正交分量分别与第四高频子带集合中第个子带信号的同相分量和正交分量配对，以完成成对编码；其中

34、可选地，所述第一配对单元包括：

35、第一构建装置，用于构建分别位于第三低频子带集合和第三高频子带集合中的子带对信号的矩阵表达式：

36、

37、其中，为第三低频子带集合中第ζ个子带信号；iζ为第三低频子带集合中第ζ个子带信号的同相分量；为第三低频子带集合中第m/4+ζ个子带信号；为第三高频子带集合中第m/2+ζ个子带信号；im/2+ζ为第三高频子带集合中第m/2+ζ个子带信号的同相分量；为第三高频子带集合中第3m/4+ζ个子带信号；j为虚数单位；qζ为第三低频子带集合中第ζ个子带信号的正交分量；为子带的旋转角度。

38、可选地，所述第二配对单元包括：

39、第二构建装置，用于将第四低频子带集合中第个子带信号的同相分量和正交分量分别与第四高频子带集合中第个子带信号的同相分量和正交分量配对后，构建两个子带对的输出信号矩阵表达式：

40、

41、其中，为第四低频子带集合中第ζ个子带的输出信号；为第四低频子带集合中第m/4+ζ个子带的输出信号；为第四高频子带集合中第m/2+ζ个子带的输出信号；为第四高频子带集合中第3m/4+ζ个子带的输出信号。

42、第三方面，本发明提供一种计算机设备，包括处理器和存储器；其中，处理器执行存储器中保存的计算机程序时实现第一方面所述的可见光通信的成对编码方法的步骤。

43、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序；计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的可见光通信的成对编码方法的步骤。

44、本发明提供一种可见光通信的成对编码方法、系统、计算机设备和存储介质，其中成对编码方法，包括获取第一低频子带集合和第一高频子带集合中的原始子带；对所有原始子带的子带信号进行角度旋转，分别得到第二低频子带集合和第二高频子带集合；分别对第二低频子带集合和第二高频子带集合中的两个子带信号的同相分量和正交分量进行配对，得到第三低频子带集合和第三高频子带集合，以解决低频子带集合中各子带间以及高频子带集合中各子带间信噪比不平衡的问题；对第三低频子带集合和第三高频子带集合中所有子带信号进行角度旋转，分别得到第四低频子带集合和第四高频子带集合；将第四低频子带集合中目标子带信号的同相分量和正交分量分别与第四高频子带集合中目标子带信号的同相分量和正交分量配对，以完成成对编码。本发明解决低频部分和高频部分子带间信噪比不平衡的问题。