光学无线MIMO信道中空间复用的最佳功率效率

光学无线MIMO信道中空间复用的最佳功率效率 光学无线通信技术作为信息传输的一种手段，正逐渐受到人们的重视。其中，LED和激光二极管（LD）由于其低能耗、高效率和长寿命的特性，被视为传统照明光源的理想替代品。因为可以将电信号调制到可见光波上，LED甚至可以作为含有信息比特的信号的发射器。可见光通信（VLC）利用光学源（如白光LED），在照明的同时也被用于数据传输。这种室内可见光通信（VLC）已经吸引了许多研究者的兴趣。 随着通信对数据速率需求的提高，支持高数据速率成为VLC系统的基本要求。然而，在实际应用中，白光LED的调制带宽通常只有几MHz，这限制了可用数据速率的提高。在本研究中，探讨了在光学无线MIMO信道中，空间复用多输入多输出（MIMO）可见光通信系统中的功率效率问题。 在该系统中，结合了光通信与照明，但用于满足发射端信号经过预编码后的非负约束的偏移功率，导致了功率效率的降低。为了减少这一偏移功率消耗，本研究设计了一种基于最优最大似然（ML）准则和次优准则的负逆对角（NID）矩阵。通过乘以相同的NID矩阵，在理论上推导出接收端的检测信号。本文的研究重点在于系统容量和平均功率效率性能。模拟结果显示，所提出的方案显著提高了功率效率，并且，与未设计NID矩阵的方法相比，本文提出的方案能够提供更高的系统容量。 在可见光通信VLC领域，光学无线MIMO系统和奇异值分解（SVD）是关键技术。本研究中所提出的NID矩阵方法，提供了一种在光学无线MIMO信道中实现空间复用时，提高功率效率的新途径。SVD是一种常用的矩阵分解方法，用于信号处理中降低多通道传输的干扰。通过SVD，可以将信道分解成独立的子信道，每个子信道对应一个特定的信号传输模式，从而提高数据传输的效率和可靠性。 在VLC系统中，优化功率效率是一个复杂问题。传统功率分配方法往往忽略了发射信号非负约束对功率效率的影响，而本研究提出的方法特别考虑了这一点。通过NID矩阵的设计，优化了功率分配策略，从而在不影响传统功率分配的前提下最小化了偏移功率消耗。 研究成果对未来的VLC系统设计提供了理论基础和实际操作方案，特别是在高数据速率需求的场景中，例如会议室、机场大厅、体育场馆等大型室内场所，高效的VLC系统能够提供更好的用户体验和更高的数据传输速率。此外，本文的研究方法也适用于其他形式的无线通信系统，为其提供了一种新的功率优化思路。 总结来说，本研究不仅提供了光学无线MIMO信道中空间复用功率效率优化的新方法，而且对未来可见光通信技术的发展以及相关通信系统的性能提升有着重要的指导意义。随着技术的进步和更多研究的深入，相信可见光通信将在未来的通信领域中发挥越来越重要的作用。