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
Evaluation of Mobile Environment for Vehicular Visible Light Communication Using Multiple LEDs and Event Cameras
School of Engineering, Nagoya University, Nagoya, Japan（名古屋大学工学系）；Woven by Toyota, Inc.（丰田公司）；TOYOTA MOTOR CORPORATION（丰田汽车公司）
本研究构建以事件相机为接收器、多LED为发射器的车载可见光通信系统，采用Walsh-Hadamard码导频序列追踪分离光源，实验验证40米内、30km/h车速下可无差错通信，为ADAS与AD的光通信应用提供支撑。
2025-05-21 cs.IT cs.NI cs.RO
Visible Light Positioning with Intelligent Reflecting Surfaces under Mismatched Orientations
针对可见光定位中智能反射面（IRS）方向失配问题，推导失配场景下的MCRB下界与MML估计器，对比无失配情况量化失配影响，发现高信噪比下方向失配会显著降低定位精度。
2024-07-15 cs.IT eess.SP math.IT
Constellation Design for Multi-color Visible Light Communications
在本文中，我们提出了一种新的高维星座设计方案的可见光通信（VLC）系统采用红色/绿色/蓝色发光二极管（RGB LED）。它实际上是一种广义的色移键控（CSK）方案，其不会由于所有星座符号的约束和强度而遭受效率损失。关键的照明要求被纳入优化约束。为了控制非线性失真，LED的光学峰均功率比（PAPR）被单独地约束。固定平均光功率，我们的方案是能够实现更低的比特出错率（BER）比传统的方案，特别是当照明颜色是更“不平衡”。当多个光信道之间存在串扰时，我们应用基于奇异值分解（SVD）的预均衡器并重新设计星座图，这种方案优于基于迫零或线性最小均方误差（LMMSE）原则的后均衡方案。为了进一步降低系统误码率，首次采用二进制切换算法（BSA）标记高维星座。因此，我们获得了最佳的比特到符号的映射。
2014-10-22 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
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
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
Application of Expurgated PPM to Indoor Visible Light Communications - Part II: Access Networks
针对LED室内VLC多用户接入与调光需求，提出两种基于EPPM/MEPPM的多址方案，并比较其汉明距离与高比特率优势。
2013-09-03 cs.IT math.IT
Distributions of Upper PAPR and Lower PAPR of OFDM Signals in Visible Light Communications
可见光通信中的正交频分复用（OFDM）技术继承了射频通信中OFDM技术峰均功率比（PAPR）高的缺点。实值VLC-OFDM信号的上峰值功率和下峰值功率都受到发光二极管（LED）动态约束的限制。VLC-OFDM的效率和传输功率与其上峰均功率比（UPAPR）和下峰均功率比（LPAPR）直接相关。本文将推导出UPAPR和LPAPR的互补累积分布函数（CCDF），并研究UPAPR和LPAPR的联合分布。
2014-02-11 cs.IT math.IT
Hybrid 3D Localization for Visible Light Communication Systems
本研究针对可见光通信系统的3D定位问题，提出混合利用AOA与RSS信息的定位方法，结合加权最小二乘、牛顿-拉夫逊法及随机报告与聚类算法提升精度，并推导CRLB基准，经仿真验证了方案有效性。
2015-08-24 cs.IT 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
Design of Artificial Noise for Physical Layer Security in Visible Light Systems with Clipping
虽然可见光通信（VLC）系统包含在给定的房间中，但确保房间中用户的安全性至关重要。在本文中，设计的人工噪声（AN），以提高物理层的安全性VLC系统中的输入信号的背景下，没有明确的幅度约束（如多载波系统）进行了研究。在这样的系统中，需要限幅以将输入信号约束在LED的有限线性范围内。然而，该限幅过程引起非线性限幅失真，其必须被并入AN设计中。为了便于解决这个问题，一个次优设计方法，提出了使用的Charnes-Cooper变换和凹凸过程（CCP）。数值结果表明，剪切失真显著降低了保密级别，使用AN比无AN方案在提高保密性能方面更有优势。
2022-11-11 cs.IT math.IT
Developing Concurrent Coding: An unconventional encoding scheme applied to visible light communications
一种称为并发编码的非常规编码方案最近已经被证明并显示出与常规技术相比提供了有趣的特征和益处，例如，对突发错误的鲁棒性和提高的发射功率效率。这一概念首次在光通信中得到了证明，在光通信中，标准发光二极管（LED）被用于传输用并发编码编码的信息。该技术成功地传输和解码数据，尽管不可预测的传输中断会导致检测到的信号出现明显的丢失。该技术还展示了如何能够在发送器和接收器之间不需要预同步的情况下隔离地发送单个数据块，并且没有特定的同步序列附加到传输中。这项工作还首次展示了多线程（覆盖）并发代码的成功使用
2020-04-23 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
Adaptive Spatial Modulation Based Visible Light Communications: SER Analysis and Optimization
最近，空间调制（SM）技术已被提出用于可见光通信（VLC）。本文研究了采用自适应空间调制（ASM）的VLC的平均符号出错率（SER）。在系统中，对平均误符号率的分析分为两个方面：空域的错误概率和正确估计空域时信号域的错误概率。在这两个方面的基础上，推导出了平均SER的理论表达式。为了进一步提高系统的性能，提出了一个优化问题，以优化的LED上的调制阶数。分别提出了基于ASM和基于候选约简（CR）-ASM的优化算法。数值结果表明，推导出的平均SER的理论值是相当准确的评估系统的性能。此外，与现有的方案相比，所提出的两种算法是更好的选择VLC。
2018-07-26 cs.IT math.IT
Impact of Multipath Reflections on the Performance of Indoor Visible Light Positioning Systems
使用发光二极管（LED）的可见光通信（VLC）最近成为一个热门的研究领域。VLC可以为室内定位提供一种实用的解决方案。在本文中，多径反射对室内VLC定位的影响进行了研究，考虑到一个复杂的室内环境，墙壁，地板和天花板。对于所提出的定位系统，LED灯泡是发射器，光电二极管（PD）是接收器，以检测接收信号强度（RSS）信息。结合确定性和改进的蒙特卡罗（CDMMC）方法被用来计算光信道的冲激响应。由于功率衰减被应用于计算发射器和接收器之间的距离，因此分析来自每个反射阶的接收功率。最后，定位误差估计的所有位置的房间，并与以前的作品没有考虑反射。提出了三种校正方法来减小多径反射的影响。
2015-05-28 cs.IT math.IT
On the Design of Artificial Noise for Physical Layer Security in Visible Light Communication Channels with Clipping
虽然可见光通信（VLC）系统被包含在给定的房间中，但提高其安全性是任何实际部署的重要标准。在本文中，在没有明确幅度约束的输入信号（例如，多载波系统）。在这样的系统中，需要限幅以将输入信号约束在LED的有限线性范围内。然而，该限幅过程引起非线性限幅失真，其必须被并入AN设计中。为了便于解决这个问题，一个次优设计方法，提出了使用的Charnes-Cooper变换和凹凸过程（CCP）。然后，提出了一种新的AN传输方案，以减少削波失真的影响，从而提高保密性能。所提出的方案利用了LED灯具的共同结构，即它们通常由多个发光芯片组成。利用这一特性，每个灯具中的LED芯片被分成两组，由单独的驱动器电路驱动。一个组用于发送信息承载信号，而另一个组发送AN。数值结果表明，剪切失真显著降低了保密级别，使用AN比无AN方案在提高保密性能方面更有优势。此外，所提出的AN传输方案与传统的传输方法（例如，当LED的调制电流的标准偏差为0.25 A并且窃听者的接收信号的信号与干扰加噪声比被限制为$0$ dB时，在可实现的保密率方面大约1比特/秒/赫兹的改进）。
2023-02-22 cs.IT cs.SY eess.SY
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
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
Hybrid TDOA/RSS Based Localization for Visible Light Systems
在可见光定位（VLP）系统中，接收器可基于由发光二极管（LED）发射的信号来估计其位置。在这篇手稿中，我们研究了一个准同步VLP系统，其中LED发射机是同步的，但不与接收机同步。在准同步VLP系统中，可以通过利用到达时间差（TDOA）信息以及信道衰减信息来执行位置估计，从而导致混合定位系统。为了指定准同步VLP系统的精度限制，Cramer-Rao下界（CRLB）的位置估计推导出一个通用的三维场景。然后，采用直接定位方法来获得最大似然（ML）的位置估计直接从LED发射机的接收信号的基础上。此外，提出了一种两步位置估计器，其中在第一步中获得TDOA和接收信号强度（RSS）估计，并且在第二步中基于TDOA和RSS估计来执行位置估计。两步定位技术的性能收敛到直接定位在高信噪比的基础上ML估计的渐近性质。最后，CRLB和所提出的定位技术的性能进行了研究，通过仿真。
2018-12-14 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
A Public Information Precoding for MIMO Visible Light Communication System Based on Manifold Optimization
本文针对MU-MIMO-VLC系统公共信息传输，提出基于流形优化的全向预编码方法，在等平均发射功率约束下最大化接收平均功率，仿真表明其接收平均功率和误码率优于无预编码方案。
2023-09-09 cs.IT eess.SP math.IT
Cooperative Localization in Visible Light Networks: Theoretical Limits and Distributed Algorithms
基于发光二极管（LED）的可见光定位（VLP）网络可以在室内环境中提供精确的位置信息。在这篇手稿中，我们建议通过设计一个VLP系统配置来对可见光网络进行合作定位，该系统配置涉及具有已知位置的多个LED发射器（例如，在天花板上）和可见光通信（VLC）单位配备了LED和光电探测器（PD）的合作的目的。首先，我们推导出的Cramér-Rao下界（CRLB）和最大似然估计（MLE）的本地化VLC单元在建议的合作场景。为了解决MLE的非凸结构，我们采用集合论的方法，将合作定位问题制定为拟凸可行性问题，其目的是找到凸约束集的交集内的一个点，该凸约束集构造为朗伯公式产生的拟凸函数的子级集。接下来，我们设计了两个基于迭代梯度投影的可行性搜索算法来解决可行性问题。这两种算法都适合分布式实现，从而避免了高复杂性的集中式方法。利用拟Fejér收敛序列的概念，我们进行了形式化的收敛性分析，证明了所提出的算法在相容情况下收敛于可行性问题的解.数值例子说明了通过VLC单元之间的合作实现的本地化性能的改善，并证明了所提出的算法的收敛到真正的VLC单元位置在一致和不一致的情况下。
2018-04-02 cs.IT math.IT
Generalized Spatial Modulation in Indoor Wireless Visible Light Communication
本文研究了广义空间调制（GSM）在室内无线可见光通信（VLC）系统中的性能。GSM使用$N_t$发光二极管（LED），但在给定时间仅激活其中的$N_a$。空间调制和空间复用分别是具有$N_{a}=1$和$N_{a}=N_t$的GSM的特殊情况。本文首先推导了VLC系统中GSM系统最大似然（ML）检测的比特出错率（BER）的解析上界。分析和仿真结果表明，推导的上限是非常严格的中到高信噪比（SNR）。信道增益和信道相关性影响GSM性能，使得在最佳LED间隔处实现最佳BER。此外，对于固定的传输效率，VLC中的GSM的性能随着LED的半功率半角度的减小而提高。然后，我们在VLC系统中的GSM的性能与其他MIMO方案，如空间复用（SMP），空移键控（SSK），广义空移键控（GSSK），和空间调制（SM）进行比较。分析和仿真结果表明，VLC中的GSM在中等到高SNR下优于其他考虑的MIMO方案;例如，对于每个信道使用8比特，GSM在$10^{-4}$ BER下优于SMP和GSSK约21 dB，优于SM约10 dB。
2015-03-11 cs.IT math.IT
Robust Environment Perception for Automated Driving: A Unified Learning Pipeline for Visual-Infrared Object Detection
Elektronische Fahrwerksysteme GmbH（电子底盘系统有限公司）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）
RGB互补金属氧化物半导体（CMOS）传感器在可见光谱范围内工作。因此，它对环境光条件非常敏感。相反，长波红外（LWIR）传感器工作在8-14微米光谱带，功能独立于可见光。在本文中，我们利用强大的目标检测目的的视觉和热感知单元。在FLIR [1]数据集的精细同步和（交叉）标记之后，这种多模态感知数据通过卷积神经网络（CNN）来检测道路上的三个关键物体，即行人，自行车和汽车。在分别评估RGB和红外（热和红外通常互换使用）传感器后，比较各种网络结构，以有效地在特征级融合数据。我们的RGB-thermal（RGBT）融合网络利用了一种新的熵块注意力模块（EBAM），其性能比最先进的网络[2]高出10%，mAP为82.9%。
2022-06-08 cs.CV cs.IT math.IT
EVM and Achievable Data Rate Analysis of Clipped OFDM Signals in Visible Light Communication
正交频分复用（OFDM）由于其能够提高数据率以及其对频率选择性衰落信道的鲁棒性而被考虑用于可见光通信（VLC）。OFDM的一个主要缺点是其时域波形的大动态范围，使得OFDM容易受到发光二极管（LED）的非线性的影响。直流偏置光OFDM（DCO-OFDM）和非对称限幅光OFDM（ACO-OFDM）是为VLC开发的两种流行的OFDM技术。在本文中，我们将分析的DCO-OFDM和ACO-OFDM信号的性能的误差矢量幅度（EVM），信号失真比（SDR），和可实现的数据率下的平均光功率和动态光功率约束。EVM是表征失真的常用度量。我们将描述一种数值计算DCO-OFDM和ACO-OFDM的EVM的方法。我们将推导出最佳偏置比的意义上最小化EVM的DCO-OFDM。此外，我们将制定的EVM最小化问题作为一个凸线性优化问题，并获得EVM的下界，对比较DCO-OFDM和ACO-OFDM技术。我们将证明ACO-OFDM可以达到下界。平均光功率和动态光功率是VLC中的两个主要约束。我们将推导出在加性高斯白噪声（AWGN）信道和频率选择性信道下，在这两个约束条件下的可达到的数据率。我们将比较DCO-OFDM和ACO-OFDM在不同功率约束情况下的性能。
2013-01-15 cs.IT math.IT
DC-Informative Joint Color-Frequency Modulation for Visible Light Communications
本文研究了使用红/绿/蓝发光二极管（RGB LED）的可见光通信（VLC）系统的星座设计问题，提出了一种直流信息联合色频调制（DCI-JCFM）方法。该方法联合利用可用的分集资源，包括不同的光波长，多个基带子载波，和自适应直流偏置。星座是在高维空间中设计的，在高维空间中，利用了相对于低维对应物的紧凑球体填充优势。考虑到多个实际照明约束，非凸优化问题，寻求最小的出错率与固定的光谱效率。所提出的方案相比，一个解耦的计划，星座是单独设计的每个LED。DCI-JCFM显着的收益，观察通过模拟平衡，不平衡和非常不平衡的颜色照明被认为是。
2015-01-09 cs.IT math.IT
