用于调光兼容可见光通信的多用户发送预编码设计

可见光通信（Visible Light Communication，VLC）是利用可见光作为传输介质的一种无线通信技术。这项技术利用LED（Light Emitting Diode，发光二极管）作为信号发射源，不仅可以实现照明，还可以传递数据信息。VLC相较于传统的射频无线通信技术，在频谱资源紧张的环境中提供了一种补充方案，并且具有抗干扰能力强、频谱资源丰富和低成本的优势。 由于LED具备调光功能，即在不同的发光强度下仍然保持通信能力，VLC系统在保证通信质量的同时可以调整环境的光照亮度，这一点在照明通信一体化场景中尤为重要。然而，多用户VLC系统在提供通信服务的同时，面临多用户干扰（Multiuser Interference）的问题，这会严重影响通信性能。 为了解决多用户干扰问题，传统研究主要关注于传输预编码（Transmit Precoding，TPC）技术的应用。TPC通过预编码矩阵转换发射信号，以减少或消除多用户间的干扰，从而提高信号质量。但是，大多数现有的TPC方法在调制方式上局限于零均值（Zero Mean）的情况，这限制了它们在某些具有非零均值调制（如脉冲位置调制PPM）等常见调制方式下的应用。 PPM是一种利用信号光脉冲位置变化来传输信息的调制方式，它将输入数据转换为脉冲位置的偏移，从而通过时间上的差异传递数据。PPM在非零均值调制中有其独特优势，但由于它对光功率有更复杂的约束，传统的TPC设计难以满足其需求。 多用户VLC系统中，如何设计一种能够支持通用调制方式，同时能够兼容调光控制的TPC方案，成为了一个挑战。该研究提出了一种通用的TPC方案，与调光控制相结合，不仅可以缓解多用户干扰，而且能够达到期望的调光水平。该方案适用于VLC系统中的一系列调制方式，如脉冲幅度调制（Pulse Amplitude Modulation，PAM）和PPM等。 在文章中还提到，通过模拟结果表明，所提出的TPC方案在比特误码率（Bit Error Rate，BER）方面优于传统的基于伪逆矩阵的零迫零（Zero Forcing，ZF）TPC方案。 该研究为多用户VLC系统的TPC设计提供了一种新的思路和方法。这种设计不仅考虑了多用户干扰的消除，还考虑了调光功能的实现，突破了传统设计中对零均值调制的限制，对提高VLC系统的实用性和性能具有重要意义。 关键词中提及的LED和VLC是该研究领域的核心技术和应用基础。LED作为信号源的重要性不仅在于它的照明功能，更在于它作为通信介质的潜力。而VLC作为一种利用LED为载体的通信技术，其在未来智能照明、室内定位、智能交通和多媒体传输等领域的应用前景被广泛看好。研究中提到的多用户干扰问题，也是实现VLC技术广泛应用需要解决的关键问题之一。在VLC系统的优化设计中，合理地运用TPC技术，能够有效提升系统的信号传输质量和通信效率。