可见光通信中的概率整形螺旋星座研究(特邀)OA

【目的】可见光通信(VLC)作为一种利用可见光波段实现信息传输的无线通信技术,兼具照明与通信双重功能,具有频谱资源丰富、无电磁干扰、安全性高和成本低等优势,被认为是第六代移动通信技术(6G)时代射频通信的重要补充。在VLC系统中,发光二极管(LED)的非线性失真是限制系统性能的关键因素。【方法】螺旋星座是一种近似圆形的星座结构,具有非常优越的抗非线性性能,在与概率整形(PS)技术结合后,其性能可得到进一步提升。然而,螺旋星座中各个星座点的幅值互不相同,使得遵循麦克斯韦-玻尔兹曼(MB)分布的PS信号所对应的概率类型过多,PS信号生成的复杂度极高。为此,文章针对64阶螺旋星座提出了一种PS螺旋星座方案。该方案依据螺旋星座结构对星座点进行分组,同一组内星座点被赋予相同的幅值,因此对应的星座点概率也相同。【结果】文章所提方案不仅大幅降低了PS信号生成的复杂度,同时因具有更低的峰均功率比(PAPR),抗非线性性能也更优。实验结果表明,与传统的方形PS 64正交振幅调制(QAM)和采用64种概率的PS螺旋星座方案相比,当LED工作在非线性区域时,文章所提PS螺旋星座的归一化广义互信息(NGMI)性能优势明显,且电压峰峰值(Vpp)的动态工作范围也更大。【结论】该研究结果对工作于大功率工况下的VLC系统具有重要意义,可为其性能优化与实际应用提供理论参考与技术支撑。