Low-Complexity Detection of Multiweight Permutation Modulation Space-Time Block Codes for Indoor Visible Light Communication
本文利用系统设计的多权码字矩阵，提高了基于置换调制的多输入多输出（MIMO）可见光通信的频谱效率。软判决，低复杂度的检测方案，然后设计的接收机和最大似然（ML）检测方法进行比较。误比特率（BER）结果表明，软判决检测算法能够在不知道信道状态信息的情况下对传输信息进行解码。这使得移动接收器能够在发射器单元的视场内解码信息。BER结果还显示与某些码本中的ML检测非常匹配，并且针对室内环境中接收机的不同位置评估了软判决解码器的性能。
2020-06-30 cs.IT eess.SP math.IT
Coded Index Modulation for Non-DC-Biased OFDM in Multiple LED Visible Light Communication
使用多个发光二极管（LED）是增加可见光通信（VLC）中的光谱效率的有吸引力的方式。最近文献中提出了使用两个LED的非DC偏置OFDM（NDC OFDM）方案。NDC OFDM已被证明在多个LED设置中比其他用于VLC的OFDM方案（例如DC偏置OFDM（DCO OFDM）和非对称限幅OFDM（ACO OFDM））表现更好。在本文中，我们提出了一个有效的多LED OFDM方案的VLC使用{ \em编码索引调制}。所提出的方案使用两个发射器块，每个发射器块具有一对LED。在每个块内，完成NDC OFDM信令。在信令间隔中激活哪个块的选择由信息比特（即，索引位）。为了提高接收器处的索引位的可靠性（由于多个LED设置中的高信道相关性，这是至关重要的），我们建议单独对索引位使用编码。我们称该方案为CI-NDC OFDM（编码索引NDC OFDM）方案。仿真结果表明，在相同的频谱效率下，索引比特采用LDPC编码的CI-NDC OFDM性能优于NDC OFDM。
2015-07-16 cs.IT math.IT
Amplitude, Phase, and Quadrant (APQ) Modulation for Indoor Visible Light Communications
可见光通信（VLC）的主要挑战是发光二极管（LED）的低调制带宽。这形成了实现高数据率的障碍。此外，高阶调制方案的实现受到强度调制（IM）和直接检测（DD）要求的限制，这些要求使用实单极信号。在本文中，我们提出了一种新的幅度，相位和象限（APQ）调制方案，适合在VLC系统的IM/DD限制。该方案将高阶调制的复数和双极性符号分解为三个不同的符号，携带预期符号的幅度，相位和象限信息。所构造的符号被分配不同的功率电平，并且被同时发送，即，利用整个带宽和时间资源。接收端执行连续干扰消除以提取和解码三个不同的符号，然后使用它们来决定想要的复双极性符号。我们评估所提出的APQ方案的符号错误率和可实现的系统吞吐量为不同的设置方案的性能。所得结果与广义空间移位键控（GSSK）。结果表明，APQ提供了更高的可靠性相比，GSSK在整个仿真区域，同时提供更低的硬件复杂度。
2021-04-09 cs.IT eess.SP math.IT
From DC-Biased to DC-Informative Optical OFDM
提出了一种基于强度调制和直接检测（IM/DD）的正交频分复用（OFDM）光通信系统的调制方案。该方法利用通常在接收器端被丢弃的DC偏置来承载信息以实现更高的功率效率。通过公式化和求解凸优化问题，在高维空间中离线设计星座，用于发射机侧快速傅里叶逆变换（IFFT）块的输入。我们指出，可以选择部分或全部直流电源进行信息传输。在频谱效率一定且可达到的条件下，该方法比传统的直流偏置光OFDM（DCO-OFDM）具有显著的功率增益。
2014-10-25 cs.IT math.IT
Adaptive Spatial Modulation for Visible Light Communications with an Arbitrary Number of Transmitters
光空间调制（SM）技术作为一种功率和带宽有效的调制方案，近年来在可见光通信（VLC）领域引起了越来越多的关注。为了保证在每个时隙由发射机的索引映射的比特的数量是整数，发射机的数量（即，发光二极管）通常被设置为2的幂。为了打破发射机数量的限制，提供更多的设计灵活性，本文研究了基于SM的VLC与任意数量的发射机。首先，提出了一种信道自适应比特映射（CABM）方案，它包括三个步骤：空间域比特映射、信号域比特映射和信道自适应映射。建议的CABM计划允许操作与任意数量的发射机，并通过数值结果验证是一个有效的计划。在CABM方案的基础上，分析了基于SM的VLC的信息论问题。首先分析了互信息的理论表达式。然而，它是非常困难的评估系统的性能。为了获得更多的见解，推导出了封闭形式的互信息下界。理论分析和数值结果都表明，该算法的互信息与其下界之间的差距很小。最后，为了进一步提高系统性能，提出了基于SM的VLC的预编码方案。数值结果表明，系统性能显着改善时，使用所提出的预编码方案。
2018-07-26 cs.IT math.IT
Performance Improvement of Dimmable OFDM-Visible Light Communication using Subcarrier Index Modulation and Reed Solomon Encoding
本文提出了一种新的用于正交频分复用（OFDM）的子载波索引调制方案，该方案在可见光通信（VLC）系统中结合了RS编码。在该方案中，首先使用RS编码器对输入比特进行编码，然后对所得到的RS码字中的一组符号进行打孔，并且对剩余符号进行调制并映射到OFDM子载波上。该系统被称为RS-OFDM-IM。与传统的子载波索引调制（SIM）方案不同，所提出的方案基于通过使所选择的子载波失活来传送额外信息来操作，这有助于在OFDM-VLC中同时限幅噪声降低和频谱效率提高。对该技术的比特出错率和吞吐量进行了理论和数值分析。仿真结果表明，该技术的优越性相比，编码DCO-OFDM没有SIM和经典的SIM在OFDM-VLC系统中的实际限幅条件。
2021-09-23 cs.IT cs.SY eess.SY
Space-Time Block Coded Spatial Modulation for Indoor Visible Light Communications
可见光通信（VLC）已经被认为是用于处理现代无线通信中（特别是在室内场景中）的持续增加的服务质量服务质量和连接性要求的有前景的技术。在这种情况下，目前的工作认为，两个不同的调制方案，即空间调制（SM）与空时分组码（STBC）的整合，旨在提高整体VLC系统的可靠性。在此基础上，为了进一步提高可实现的传输数据率，我们将准正交STBC（QOSTBC）与SM集成，因为放宽OSTBC的正交条件最终会提供更高的编码速率。然后，我们推广的结果，任何数量的有源发光二极管（LED）和任何M进制脉冲幅度调制的大小。此外，我们推导出一个严格的和易于处理的上限为相应的比特出错率（BER），通过考虑一个简单的两步解码过程来检测发射LED的索引，然后解码的信号域符号。值得注意的是，所获得的结果表明，QOSTBC与SM增强了可实现的BER相比，SM与重复编码（RC-SM）。最后，我们比较了STBC-SM与多个主动SM（MASM）和RC-SM的可实现的BER和整体数据率，这进一步证明了所提出的方案的实用性。
2021-11-06 cs.IT eess.SP math.IT
Indoor Positioning in High Speed OFDM Visible Light Communications
近年来，使用发光二极管（LED）的可见光通信（VLC）技术已经获得越来越多的关注，因为其对于诸如室内定位的广泛应用是有吸引力的。正交频分复用（OFDM）技术已经被应用于室内无线光通信中，以减轻光信道的多径失真的影响并提高数据率。在本文中，我们研究了基于光的OFDM技术用于VLC系统的室内定位精度。采用基于功率衰减的定位算法估计接收机坐标。我们进一步计算了房间内所有位置的定位误差，并将其与单载波调制方案的定位误差进行了比较，即，开关键控（OOK）调制。我们证明了OFDM定位系统优于其传统的同行。
2015-05-07 cs.IT math.IT
On the Secrecy Rate of Spatial Modulation Based Indoor Visible Light Communications
在本文中，我们研究了基于空间调制（SM）的室内可见光通信（VLC）系统的物理层安全性，该系统包括多个发射机，一个合法的接收机和一个被动窃听器（Eve）。在发射机处，采用SM方案，即，在每个时刻只有一个发射机是活动的。为了选择有源发射机，使用统一选择（US）方案。考虑了两种情况：一种是具有非负性和平均光强约束，另一种是具有非负性、平均光强和峰值光强约束。然后，上下限的保密率推导出这两种情况。此外，在高信噪比（SNR）下，导出的保密率界的渐近行为进行了分析。为了进一步提高保密性能，提出了信道自适应选择（CAS）方案和贪婪选择（GS）方案来选择活动发送器。数值结果表明，保密率的上下界是紧的。在高信噪比下，小的渐近性能差距之间存在推导的下限和上限。此外，所提出的GS方案具有最好的性能，其次是CAS方案和US方案。
2019-06-22 cs.IT cs.PF math.IT
Q-learning-based Joint Design of Adaptive Modulation and Precoding for Physical Layer Security in Visible Light Communications
本文针对可见光通信物理层安全，提出基于Q学习和深度Q学习的自适应PAM调制与预编码联合设计，以最大化兼顾保密容量和合法用户与窃听者BER的奖励函数，仿真表明其优于基准设计。
2024-02-21 cs.IT cs.SY eess.SY
Brightness Control in Dynamic Range Constrained Visible Light OFDM Systems
可见光通信（VLC）系统可以经由发光二极管（LED）同时提供照明和通信。在VLC系统中传输的正交频分复用（OFDM）波形将具有高的峰均功率比（PAPR）。由于发射LED是动态范围受限的，OFDM信号必须被缩放和偏置以避免非线性失真。亮度控制是照明功能的基本功能。在本文中，我们将分析动态范围受限的可见光OFDM系统的性能与偏置调整和脉宽调制（PWM）的方法。我们将研究PWM的占空比和正向比之间的权衡，并找到最佳的正向比，以最大化可实现的遍历速率。
2014-01-06 cs.IT math.IT
Multiple layer Phase Shift Linear Space-time Block Code for High-speed Visible Light Communications
在这封信中，我们考虑强度调制/直接检测（IM/DD）信道中的可见光通信（VLC）系统与多个发射机磷光体基白光发光二极管（LED）和单接收雪崩光电二极管（APD）。提出了一种多层相移线性空时分组码（MLPS-LSTBC）。我们证明了我们提出的VLC码具有以下主要特征：（a）符号传输速率为$N/(N+M-1)$，其中$N$是发射机LED的数目，$M$表示每层单个码字所包含的移位间隔的数目;（b）迫零接收机即使在接收机侧没有信道状态信息（CSIR）的情况下也可以将虚拟MIMO矩阵信道变换为并行子信道;（c）我们的MLPS-LSTBC可以通过$\min (M\text{,}N)$渐进地提高频谱效率，这对于具有有限电调制带宽的基于LED的VLC是有吸引力的。通过仿真，我们实现了1.5 Gb/s的记录数据率，通过多次100 M波特的OOK信号传输，出错率性能低于$2\times10^{-3}$的FEC限制。
2015-09-24 cs.IT math.IT
Application of Expurgated PPM to Indoor Visible Light Communications - Part I: Single-User Systems
针对室内 VLC 中 LED 带宽受限与多径 ISI 问题，提出采用 EPPM、相关最优解码、抗 ISI 交织及重叠脉冲提速方案，证明其相较 PPM 更适合色散 OWC。
2013-09-03 cs.IT math.IT
Can Visible Light Communications Provide Gb/s Service?
使用室内照明系统的基础设施的可见光通信（VLC）已经被设想为用于室内无线移动通信系统的下行链路的WiFi的紧凑、安全和绿色替代。虽然光谱通常非常适合于高吞吐量应用，但是在商业上可行的系统中将通信与室内照明相结合在带宽和接收功率方面都施加了严重的限制。需要巧妙的技术来实现Gb/s传输，并以具有成本效益的方式实现，以便成功地与室内接入的其他高容量替代方案（如毫米波射频（RF））竞争。本文介绍的调制方案有可能克服VLC在提供多Gb/s室内无线连接方面面临的许多挑战。
2013-08-14 cs.IT math.IT
Optical Adaptive Precoding for Visible Light Communications
多输入多输出（MIMO）技术在可见光通信（VLC）中表现出了巨大的潜力，因为它们可以克服调制带宽的限制，并在频谱效率和链路可靠性方面提供实质性的改善。然而，MIMO系统通常遭受信道间干扰，这导致系统性能的严重退化。在这种情况下，我们提出了一种新的光自适应预编码（OAP）方案的MIMO VLC系统的下行链路，它利用传输符号的知识，以提高有效的信号与干扰加噪声比。我们还推导出误码率表达式下完美的和过时的信道状态信息（CSI）的OAP。我们的结果表明，该方案是更强大的CSI错误和信道相关性，相比传统的信道反转预编码。
2017-02-06 cs.IT math.IT
Capacity-Optimized Pre-Equalizer Design for Visible Light Communication Systems
针对VLC系统LED带宽受限问题，提出一种平衡带宽与信噪比的模拟预均衡器设计方法，推导容量闭式表达式，最大化信道容量，优于传统带宽优化设计。
2025-05-26 cs.IT eess.SP math.IT
Using Delta-Sigma Modulators in Visible Light OFDM Systems
可见光通信（VLC）是由射频（RF）频谱紧缩和快速发展的固态照明技术推动的。VLC依靠白光发光二极管（LED）同时提供通信和照明。简单的两级开关键控（OOK）和脉冲位置调制（PPM）由于与现有的恒流LED驱动器兼容而在IEEE标准中得到支持，但是它们的低频谱效率限制了VLC可实现的数据率。正交频分复用（OFDM）由于其高频谱效率和抗符号间干扰（ISI）的能力而被应用于VLC。然而，VLC-OFDM继承了RF-OFDM的高峰均功率比（PAPR）的缺点。此外，OFDM信号的连续幅度需要复杂的混合信号数模转换器（DAC）和LED驱动器的修改。我们提出在可见光OFDM系统中使用Δ-Σ调制器来将连续幅度OFDM符号转换成LED驱动信号。所提出的系统具有OFDM的通信理论优势以及简单的两级驱动信号的实际模拟和光学优势。仿真结果说明了所提出的系统。
2014-06-22 cs.IT math.IT
Adaptive Real-Time Software Defined MIMO Visible Light Communications using Spatial Multiplexing and Spatial Diversity
在本文中，我们实验证明了一个实时的【形】软件定义的多输入多输出（MIMO）可见光通信（VLC）系统采用链路自适应的空间复用和空间分集。采用基于现场可编程门阵列（FPGA）的通用软件无线电外设（USRP）实现了实时的【形】MIMO信号处理。MIMO VLC的软件定义植入可以帮助实现自适应和可重新配置的通信系统而无需硬件改变。我们测量了使用空间分集和空间复用的单载波M-QAM MIMO VLC的误差矢量幅度（EVM）、比特出错率（BER）和频谱效率性能。结果表明，空间分集MIMO VLC提高了错误性能的空间复用应该提高的频谱效率的代价。我们提出了自适应MIMO解决方案，调制方案和MIMO方案都动态地适应不断变化的信道条件，以提高错误性能和频谱效率。自适应2x2 MIMO VLC的平均无差错频谱效率在2米室内动态传输上达到12 b/s/Hz。
2016-12-27 cs.IT math.IT
Optical Non-Orthogonal Multiple Access for Visible Light Communication
移动互联网和连接设备的激增，以不同的性能水平提供各种服务，是第五代无线网络及以后的主要挑战。这就需要一个范式的转变，对下一代无线网络的关键使能技术的发展。在这方面，可见光通信（VLC）最近已经作为新的通信范例出现，其能够通过补充射频通信来提供无处不在的连接。然而，VLC系统的主要挑战之一是发光二极管的低调制带宽，其在兆赫范围内。本文提出了一种有前途的技术，称为“光非正交多址接入（O-NOMA）”，这是设想，以解决下一代无线网络的关键挑战。我们提供了一个详细的概述和分析的国家的最先进的集成O-NOMA在VLC网络。此外，我们提供了潜在的机遇和挑战，以及一些开放的研究问题，设想铺平道路，为未来的设计和实施的O-NOMA在VLC系统的见解。
2017-04-25 cs.IT math.IT
Hadamard Coded Modulation: An Alternative to OFDM for Optical Wireless Communications
正交频分复用（OFDM）是一种易受信源、信道和放大器非线性影响的调制技术，因为它具有较高的峰均比（PAPR）。随着OFDM信号的平均功率的增加，失真变得更糟，因为大部分信号受到非线性的影响。在本文中，我们介绍了阿达玛编码调制（HCM），使用快速沃尔什-阿达玛变换（FWHT）调制数据作为一种替代技术，OFDM直接检测无线光系统。该技术由于其小的PAPR而被示出对于高平均光功率场景具有更好的性能，并且可以在两种场景中代替OFDM使用：1）在需要高平均光功率的光学系统（诸如可见光通信（VLC））中，以及2）在不受平均功率约束的光学无线系统中，对于该光学无线系统，与OFDM相比，HCM实现更低的比特出错率（BER）。HCM的功率效率可以通过在不丢失任何信息的情况下去除信号的DC偏置的一部分来提高。以这种方式，所发送的信号的幅度减小，并且信号变得对非线性不太敏感。交织可以应用在HCM上，通过将干扰均匀地分布在所有符号上，使所得信号抵抗色散信道中的符号间干扰（ISI）效应。
2014-04-04 cs.IT math.IT
Non-Orthogonal Multiple Access for Visible Light Communications
可见光通信（VLC）的主要限制是窄的调制带宽，这降低了可实现的数据率。在本文中，我们应用非正交多址（NOMA）计划，以提高可达到的吞吐量在高速率VLC下行链路网络。首先，我们提出一种新的增益比功率分配（GRPA）策略，考虑到用户的信道条件，以确保有效和公平的功率分配。我们的研究结果表明，GRPA显着提高系统性能相比，静态功率分配。我们还研究了调谐发光二极管（LED）的传输角和接收器的视场（FOV）的效果，并证明这些参数可以提供新的自由度，以提高NOMA性能。仿真结果表明，NOMA是一种很有前途的VLC下行链路多址接入方案。
2015-09-16 cs.ET cs.IT math.IT
High-Speed Visible Light Indoor Networks Based on Optical Orthogonal Codes and Combinatorial Designs
使用照明系统和白色发光二极管（LED）互连室内环境中的设备需要能够为多个用户提供网络接入的自适应联网技术。为了在室内多用户网络中提供同时多址接入，本文研究了基于多级信令和光正交码（OOC）的两种技术。平衡不完全区组设计（BIBD）被用来构造多进制信令的多级符号。使用这些多级符号，我们能够控制系统中的光峰均功率比（PAPR），从而控制调光水平。在第一种技术中，每个用户的M进制数据首先使用分配给该用户的OOC码字进行编码，然后将其馈送到BIBD编码器以生成多级信号。第二种多址方法使用BIBD码的子集对每个用户的数据应用多级删除脉冲位置调制（MEPPM）。虽然第一种方法在每个用户的符号之间具有较大的汉明距离，但后者可以为具有带宽受限的LED的VLC系统中的用户提供更高的比特率。
2013-08-03 cs.IT math.IT
Seamless Rate Adaptation at Receiver Side for Indoor Visible Light Communications by Using Raptor Codes
可见光通信（VLC）使用LED用于照明和通信目的，最近已经出现作为射频（RF）通信的替代或支持系统。房间内的VLC信道是高度可变的，因为它在很大程度上取决于光学视线（LOS）和视场（FOV），并且它导致接收到的信号急剧变化。因此，为了实现频谱有效的通信，使用速率自适应方法是必不可少的。在这项研究中，我们提出了一种基于无速率码的速率自适应方法，在接收端调整传输速率，而不需要在发送端的信道状态信息（CSI）。分析了该方法的频谱效率，并与文献中广泛使用的自适应调制编码（AMC）速率自适应方法进行了比较。对于模拟工作，我们考虑一个现实的通信系统模型，使用市售的LED，也满足照明要求。为了克服多径效应，使用光正交频分复用（OFDM）。仿真结果表明，提出的速率自适应方法可以实现无缝的速率自适应，并具有更高的频谱效率相比AMC存在显着的信号质量变化所造成的移动性在一个模型室。
2019-02-12 cs.IT math.IT
Optimal Power Allocation for Integrated Visible Light Positioning and Communication System with a Single LED-Lamp
本文研究单LED灯的集成可见光定位与通信系统，提出无需导频的CSI估计模型，推导定位误差CRLB与速率下界，并利用CVaR和BCD方法优化功率分配以最小化CRLB且满足中断约束。
2022-08-30 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Information Bottleneck for Task-Oriented Communication with Digital Modulation
ShanghaiTech University（上海科技大学）；Peng Cheng Laboratory（鹏城实验室）；Data61, CSIRO（澳大利亚联邦科学与工业研究组织数据61所）；Atlassian（Atlassian公司）
本文提出离散任务导向JSCC（DT-JSCC）方案，结合鲁棒信息瓶颈（RIB）框架，以数字调制实现任务导向通信，在低延迟下提升推理性能并增强对信道变化的鲁棒性。
2023-05-09 cs.IT cs.LG eess.SP
