基于POE-VLC系统的自适应均衡方法及VLC接收器技术方案

本发明专利技术提供一种基于POE

【技术实现步骤摘要】
基于POE
‑
VLC系统的自适应均衡方法及VLC接收器


[0001]本专利技术涉及可见光通信
，特别涉及一种基于POE
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VLC系统的自适应均衡方法及VLC接收器。

技术介绍

[0002]近年来，5G、物联网技术崛起，无线连接的智能终端设备呈现爆炸式增长，传统的射频无线接入方式由于频谱资源有限，存在着用户间数据速率竞争严重的风险。随着照明技术以及光无线通信技术的快速发展，可见光通信（Visible Light Communication，VLC）凭借频谱资源丰富、可兼顾通信与照明、无电磁干扰等方面的优势特点，将拥有非常广阔的应用前景。
[0003]以太网作为目前使用广泛、表现最出色的通信标准，已经充分融入了人们的生活。其中，通过以太网线缆集成数据通信和电源双重功能的以太网供电（Power Over Ethernet，POE）技术会是一种革命性新技术，可以保证结构化布线安全，不会干扰并发网络操作。基于POE技术的可见光通信照明综合系统（POE
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VLC系统）利用前两者的优势，不仅节约了传统布线的成本，而且集合了高安全系数、可适应传统LAN网络和高数据速率等优势。
[0004]现有技术中，针对POE
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VLC系统使用的均衡算法中，存在收敛速度慢的问题，且因POE
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VLC系统的环境因素复杂多变，现有的均衡方法多只考虑单一环境因素考虑，无法兼顾整体系统的信噪比影响，导致均衡效果差。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术的目的是提供一种基于POE
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VLC系统的自适应均衡方法及VLC接收器，解决
技术介绍
中因POE
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VLC系统的环境因素复杂多变，现有的均衡方法无法兼顾整体系统的信噪比影响，导致均衡效果差的问题。
[0006]本专利技术一方面提供一种POE
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VLC系统自适应方法，应用于VLC接收器，方法包括：获取接收信号，接收信号由电信号在以太网信道以及可见光信道中传输后生成，获取接收信号在以太网信道及可见光信道传输的平均功率，以及获取以太网信道及可见光信道接收的噪声平均功率，根据接收信号的平均功率及噪声平均功率计算平均信噪比；通过变步长LMS算法建立均衡器系数的最佳权系数迭代公式，根据平均信噪比建立可变步长更新函数，并根据可变步长更新函数对最佳权系数迭代公式进行迭代更新；判断最佳权系数迭代公式是否收敛；若是，则输出迭代更新后的均衡器最佳权系数，均衡器最佳权系数即自适应均衡后的均衡器系数。
[0007]本专利技术中的POE
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VLC系统自适应方法，通过计算以太网信道和可见光信道的整体系统的平均信噪比，再通过变步长LMS算法对均衡性系数进行迭代更新，并引入平均信噪比函数对变步长LMS算法的进行更新变步长因子，充分考虑整个系统的信噪比影响，使得均衡器适应不同的系统不同的信道环境变化，提高均衡器的自适应均衡效果，解决了
技术介绍

中因POE
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VLC系统的环境因素复杂多变，现有的均衡方法无法兼顾整体系统的信噪比影响，导致均衡效果差的问题。
[0008]进一步的，获取接收信号在以太网信道及可见光信道传输的平均功率的步骤包括：获取接收信号在以太网信道及可见光信道中的整体信道传输函数，根据整体信道传输函数计算得到接收信号的平均功率。
[0009]进一步的，获取接收信号在以太网信道及可见光信道中的整体信道传输函数的步骤包括：根据以太网信道的传输特性建立以太网总传输特性函数，以及根据可见光信道模型建立可见光信道响应的频域公式；根据以太网信道的传输特性以及可见光信道的频域建立对应以太网信道及可见光信道的整体信道传输函数。
[0010]进一步的，以太网信道及可见光信道的整体信道传输函数为：式中，为以太网总传输特性函数，为可见光信道响应的频域公式，为VLC发射机前置放大器电压增益，α为LED驱动器的转换系数，β为LED模型光增益转换系数，是VLC通道的频率响应，是用于抑制环境光的高通滤波器频率响应，是跨阻放大器增益，k是接收机前置放大器增益，f为频率。
[0011]进一步的，通过变步长LMS算法建立均衡器系数的最佳权系数迭代公式的步骤包括：控制均衡器系数进行初始化状态，依次向均衡器发送已知序列进行训练及发送实际信号进行判决，得到对应已知序列以及实际信号的误差信号，通过变步长LMS算法对应已知序列以及实际信号的误差信号建立均衡器系数的最佳权系数迭代公式。
[0012]进一步的，依次向均衡器发送已知序列进行训练及发送实际信号进行判决，得到对应已知序列以及实际信号的误差信号的步骤包括：获取已知序列及实际信号，已知序列及实际信号经POE
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VLC系统后得到对应已知序列的接收序列及对应实际信号的接收序列；将对应已知序列的接收序列输入均衡器后得到已知序列的均衡器输出信号，对已知序列的均衡器输出信号及已知序列作差得到对应已知序列的误差信号；将对应实际信号的接收序列输入均衡器后得到实际信号的均衡器输出信号和判决器输出信号，对实际信号的均衡器输出信号和判决器输出信号作差得到对应实际信号的误差信号。
[0013]进一步的，可变步长更新函数为：式中，为可变步长，ε为指数衰减常数因子，F(n)为信噪比的一次函数。
[0014]进一步的，可变步长更新函数包括指数衰减项及根据平均信噪比建立的信噪比函数项，根据可变步长更新函数对最佳权系数迭代公式进行迭代更新的步骤包括：根据指数衰减项对已知序列的最佳权系数迭代公式进行初始迭代更新；当最佳权系数迭代公式收敛后，根据信噪比函数项对实际信号的最佳权系数迭代公式进行迭代更新。
[0015]进一步的，输出迭代更新后的均衡器最佳权系数，均衡器最佳权系数即自适应均衡后的均衡器系数的步骤后包括：获取均衡器接收的输入信号，根据均衡器最佳权系数对输入信号进行处理，得到自适应均衡后的输出数据。
[0016]本专利技术另一方面提供一种VLC接收器，其特征在于，VLC接收器包括：信噪比计算模块，用于获取接收信号，接收信号由以太网信道传输至可见光信道，获取接收信号在以太网信道及可见光信道传输的平均功率，以及获取以太网信道及可见光信道整体接收的噪声平均功率，根据接收信号的平均功率及噪声平均功率计算平均信噪比；均衡器系数更新模块，用于通过变步长LMS算法建立均衡器系数的最佳权系数迭代公式，根据平均信噪比建立可变步长更新函数，并根据可变步长更新函数对最佳权系数迭代公式进行迭代更新；判断模块，用于判断最佳权系数迭代公式是否收敛；第一执行模块，用于若最佳权系数迭代公式收敛，则输出迭代更新后的均衡器最佳权系数，均衡器最佳权系数即自适应均衡后的均衡器系数。
附图说明
[0017]图1为本专利技术第一实施例中POE
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VLC系统自适应方法流程图；图2为本专利技术第二实施例中POE
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VLC系统自适应方法流程图；图3为本专利技术第三实施例中POE...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种POE
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VLC系统自适应方法，应用于VLC接收器，其特征在于，所述方法包括：获取接收信号，所述接收信号由电信号在以太网信道以及可见光信道中传输后生成，获取所述接收信号在所述以太网信道及所述可见光信道传输的平均功率，以及获取所述以太网信道及所述可见光信道接收的噪声平均功率，根据所述接收信号的平均功率及所述噪声平均功率计算平均信噪比；通过变步长LMS算法建立均衡器系数的最佳权系数迭代公式，根据所述平均信噪比建立可变步长更新函数，并根据所述可变步长更新函数对所述最佳权系数迭代公式进行迭代更新；判断所述最佳权系数迭代公式是否收敛；若是，则输出迭代更新后的均衡器最佳权系数，所述均衡器最佳权系数即自适应均衡后的均衡器系数。2.根据权利要求1所述的POE
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VLC系统自适应方法，其特征在于，所述获取所述接收信号在所述以太网信道及所述可见光信道传输的平均功率的步骤包括：获取所述接收信号在所述以太网信道及所述可见光信道中的整体信道传输函数，根据所述整体信道传输函数计算得到所述接收信号的平均功率。3.根据权利要求2所述的POE
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VLC系统自适应方法，其特征在于，所述获取所述接收信号在所述以太网信道及所述可见光信道中的整体信道传输函数的步骤包括：根据所述以太网信道的传输特性建立以太网总传输特性函数，以及根据可见光信道模型建立可见光信道响应的频域公式；根据所述以太网信道的传输特性以及所述可见光信道的频域建立对应所述以太网信道及所述可见光信道的整体信道传输函数。4.根据权利要求2所述的POE
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VLC系统自适应方法，其特征在于，所述以太网信道及所述可见光信道的整体信道传输函数为：式中，为以太网总传输特性函数，为可见光信道响应的频域公式，为VLC发射机前置放大器电压增益，α为LED驱动器的转换系数，β为LED模型光增益转换系数，是VLC通道的频率响应，是用于抑制环境光的高通滤波器频率响应，是跨阻放大器增益，k是接收机前置放大器增益，f为频率。5.根据权利要求1所述的POE
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VLC系统自适应方法，其特征在于，所述通过变步长LMS算法建立均衡器系数的最佳权系数迭代公式的步骤包括：控制均衡器系数进行初始化状态，依次向均衡器发送已知序列进行训练及发送实际信号进行判决，得到对应所述已知序列以及所述实际信号的误差信号，通过变步长LMS算法对应所述已知序列以及所述实际信号的误差信号建立均衡器系数的最佳权系数迭代公式。6.权利要求5所述的POE
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VLC系统自适应...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉皞，菅杰，陈煊邦，许林，陈俊源，洪子伟，刘超良，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：