CN105141361B - 一种基于色移键控的多色空间调制方法及光通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于色移键控的多色空间调制方法及光通信方法，属于可见光通信领域。本发明方法将室内一个光源中红绿蓝三色的发光二极管(LED)灯分为2组，即A组和B组。通过选择使用A组或B组LED灯发光来传输有效信息。具体方法为将其中一组LED灯发光强度表示为负值信号，另外一组LED灯发光强度表示正值信号，这种分组信息传输方法可以使得设计可见光发送星座时不用限制信号非负性，星座设计可以与传统射频通信系统一致，星座信号值可正可负。本发明考虑多色可见光通信系统中光强必须为正的特性，利用LED灯分组调制方法使得星座图设计不受光信号非负限制，从而增加光通信星座设计维度，即增加星座点间的最小欧氏距，提高系统性能。

Description

一种基于色移键控的多色空间调制方法及光通信方法
技术领域
本发明涉及一种室内可见光通信系统中的多色光调制方式及其通信方法，属于可见光通信领域。
背景技术
近年来，基于LED灯的室内可见光通信逐渐受到关注。LED相比于一般照明，具有更高的电光转换效率，是能够满足绿色照明的一种光源，同时还能够提供高速无线通信服务。目前用于提供照明的LED主要有3种模式：蓝光LED加上黄色荧光粉、紫外LED加上多色荧光粉以及红绿蓝(RGB)3色LED。相比于另外两种模式，RGB 3色LED由于不同的LED芯片能够独立调制，因此能够提供更高的传输速率。可见光通信标准中针对不同颜色LED灯提出了色移键控的可见光通信调制方式。不少文章已经给出了关于色移键控下星座图的设计方法。
星座图的设计目的是使得在最小欧氏距距离相同的情况下，能量最小。反过来说也就是能量一定的情况下，能够使得最小欧氏距离最大，即误码率或者误比特率最小。本发明主要考虑的是在实际照明条件下的优化设计，采用了结合空间调制的色移键控调制方式。室内可见光由于受到照明、通信要求以及LED灯本身的限制，在选择星座图的时候必须受到相关条件的限制。本发明所做的优化是在结合空间调制情况下，使得信号源不受非负限制，从而提高系统性能。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于色移键控的多色空间调制方法及光通信方法，利用LED灯分组调制方法使得星座图设计不受光信号非负限制，从而增加光通信星座设计维度，提高系统性能。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于色移键控的多色空间调制方法，包括如下步骤：
1)，根据光源中的红绿蓝三色LED灯，将红绿蓝三色按同种颜色的LED灯平均分开，再将分开后的红绿蓝三色LED灯分别组合为一组，分别为A组和B组，其中，A组LED灯光强度代表正信号，B组LED灯光强度代表负信号；
2)，将步骤1中的光源的一个光源点作为一个星座点，所有星座点组合形成星座图；根据步骤1中的LED灯所在的组、星座点以及星座图建立星座优化模型；
3)，调制时，将待发送信息映射为一个星座点，相同的一组数据映射到同一个星座点上，采用步骤2中的星座优化模型对该星座点进行优化求解，得到待发送信息在步骤1中光源分组后所对应的最优星座设计。
进一步地：解调时，将接收到的光信息通过步骤2中的星座优化模型进行解调，得到待发送信息。
所述星座优化模型包括最小欧氏距约束条件、符号功率限制条件、LED灯功率模型以及LED灯功率限制条件，其中：
最小欧氏距约束条件：
其中，dmin为最小欧氏距，C为星座点集合，C＝(c1,c2,...,cNc)为星座符号集，c1,c2,...,cNc为星座点，关联星座矢量 表示一个随机初始化值或者过去的估计值，Nc为色移键控的星座点大小， ep＝[0...1...0]T；p和q是在1到4之间的任意两个整数且满足p<q，l(p,q)表示对应于具体p和q时l取的值，表示克罗内克积，ep是一个NT×1的矢量且该矢量除了第p个元素值为1外，其余的元素都为0，光源内LED灯的个数为2NT，红色LED灯，绿色LED灯和蓝色LED灯的数量分别为2Nr，2Ng和2Nb，是Nc×Nc的单位矩阵，Ep是ep的转置与的克罗内克积；
符号功率限制条件：
其中，cT为关联星座矢量，|·|表示对元素取绝对值，且1表示一个矩阵或向量，它的所有元素的值都等于1，表示符号功率恒模；
LED灯功率模型：
其中，Φi为LED灯功率，max(·)表示对所有元素取最大值，表示一个Nc×NTNc的选择矩阵且代表一个元素都为0的NT×NT的零矩阵，∑(·)代表所有元素的求和，cT为关联星座矢量，Nc为色移键控的星座点大小；
LED灯功率限制条件：
其中，Φi为LED灯功率，α为满足人眼要求的功率的最大值。
所述星座优化模型的描述：
在和Φi≤α,条件下，最大化dmin；
其中，cT为关联星座矢量，|·|表示对元素取绝对值，且1表示一个矩阵或向量，它的所有元素的值都等于1，表示符号功率恒模以避免闪烁，Φi为LED灯功率。
一种基于色移键控的多色空间调制的光通信方法，包括如下步骤：
1)，根据光源中的红绿蓝三色LED灯，将红绿蓝三色按同种颜色的LED灯平均分开，再将分开后的红绿蓝三色LED灯分别组合为一组，分别为A组和B组，其中，A组LED灯光强度代表正信号，B组LED灯光强度代表负信号；
2)，将步骤1中的光源的一个光源点作为一个星座点，所有星座点组合形成星座图；根据步骤1中的LED灯所在的组、星座点以及星座图建立星座优化模型，并对该星座优化模型进行优化求解，得到步骤1中光源分组后所对应的最优星座设计；
3)，发送端将待发送信息生成二进制数据，每log2(Nc)个比特数据作为一组，每组数据映射为一个星座点，相同的一组数据映射到同一个星座点上；采用步骤2中的星座优化模型对该星座点进行优化求解，得到待发送信息在步骤1中光源分组后所对应的最优星座设计；
4)，发送端根据步骤2中得到最优星座设计控制光源按步骤1分组后的LED灯组产生光信号，该光信号通过光信道将信息传送给接收端；
5)，接收端接收光信号，然后根据步骤2得到的最优星座设计解调该接收到的光信号，从而实现多色可见光通信。
所述星座优化模型包括最小欧氏距约束条件、符号功率限制条件、LED灯功率模型以及LED灯功率限制条件，其中：
最小欧氏距约束条件：
其中，dmin为最小欧氏距，C为星座点集合，C＝(c1,c2,...,cNc)，c1,c2,...,cNc为星，座点，关联星座矢量 表示一个随机初始化值或者过去的估计值，Nc为色移键控的星座点大小， ep＝[0...1...0]T；p和q是在1到4之间的任意两个整数且满足p<q，l(p,q)表示对应于具体p和q时l取的值，表示克罗内克积，ep是一个NT×1的矢量且该矢量除了第p个元素值为1外，其余的元素都为0，光源内LED灯的个数为2NT，红色LED灯，绿色LED灯和蓝色LED灯的数量分别为2Nr，2Ng和2Nb，是Nc×Nc的单位矩阵，Ep是ep的转置与的克罗内克积；
符号功率限制条件：
其中，cT为关联星座矢量，|·|表示对元素取绝对值，且1表示一个矩阵或向量，它的所有元素的值都等于1，表示符号功率恒模；
LED灯功率模型：
其中，Φi为LED灯功率，max(·)表示对所有元素取最大值，表示一个Nc×NTNc的选择矩阵且代表一个元素都为0的NT×NT的零矩阵，∑(·)代表所有元素的求和，cT为关联星座矢量，Nc为色移键控的星座点大小；
LED灯功率限制条件：
其中，Φi为LED灯功率，α为满足人眼要求的功率的最大值。
所述星座优化模型的描述：
在和Φi≤α,条件下，最大化dmin；
其中，cT为关联星座矢量，|·|表示对元素取绝对值，且1表示一个矩阵或向量，它的所有元素的值都等于1，表示符号功率恒模以避免闪烁，Φi为LED灯功率。
所述接收端符号输出为：
y＝rηHc+n
其中，y表示接收信号，r是光检测器响应度，η为电光转换因子，H表示信道矩阵，c为发送符号，n表示噪声向量。
所述光信道矩阵为NT×NT矩阵，其中NT为每组中三色灯的数目和。
所述LED灯功率满足人眼要求的功率的最大值为6。
相比现有技术，本发明的一种基于色移键控的多色空间调制方法及光通信方法具有以下有益效果：
(1)本发明是一种结合了空间调制的色移键控调制方式。利用该调制方式可以实现高效的多色可见光通信。
(2)该调制方式克服了传统色移键控中光强信号非负的局限，使得光信号可正可负，从而增加光通信星座设计维度，即增加星座点间的最小欧氏距，提高系统性能。
(3)该调制方式使信号不受光信号非负限制，可以达到信源熵的最大化。
(4)本调制方法同时兼顾了照明和通信的功能，在设计中也考虑了人的健康问题，对LED灯功率和符号功率进行了限制。
附图说明
图1为本发明方法系统框图；
图2为本发明方法与传统色移键控的系统性能比较；
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
一种基于色移键控的多色空间调制方法，考虑到信息论中当信号服从高斯分布的时候，信道容量最大。对于色移键控调制方式，由于要求光强非负，功率受限，信源不可能服从高斯分布从而无法获得最大信源熵。基于此，本发明提出一种基于色移键控的多色空间调制方式，使得信号源不受非负的限制，从而提高系统的性能，如图1所示，包括如下步骤：
1)，根据光源中的红绿蓝三色LED灯，将红绿蓝三色按同种颜色的LED灯平均分开，再将分开后的红绿蓝三色LED灯分别组合为一组，分别为A组和B组，其中，A组LED灯光强度代表正信号，B组LED灯光强度代表负信号；设在室内天花板上一个光源内有2NT个LED灯：其中红色LED灯，绿色LED灯和蓝色LED灯的数量分别为2Nr，2Ng和2Nb。因此A组和B组分别有Nr个红色LED灯，Ng个绿色LED灯和Nb个蓝色LED灯。
2)，将步骤1中的光源的一个光源点作为一个星座点，所有星座点组合形成星座图；根据步骤1中的LED灯所在的组、星座点以及星座图建立多约束条件的星座优化模型。星座模型从最小欧氏距最大化，符号功率限制和LED灯功率限制得到模型解析式，将得到的模型解析式进行数学联立，最终生成星座优化问题。因此所述的星座优化主要包括最小欧氏距，符号功率，LED灯功率三个因素。
所述星座优化模型包括最小欧氏距约束条件、符号功率限制条件、LED灯功率模型以及LED灯功率限制条件，其中：
最小欧氏距约束条件：
其中，dmin为最小欧氏距，C为星座点集合，C＝(c1,c2,...,cNc)为星座符号集，c1,c2,...,cNc为星座点，关联星座矢量 表示一个随机初始化值或者过去的估计值，Nc为色移键控的星座点大小，第二个等号为最小欧氏距利用泰勒展开得到的另一个形式， ep＝[0...1...0]T；p和q是在1到4之间的任意两个整数且满足p<q，l(p,q)表示对应于具体p和q时l取的值，表示克罗内克积，ep是一个NT×1的矢量且该矢量除了第p个元素值为1外，其余的元素都为0，光源内LED灯的个数为2NT，红色LED灯，绿色LED灯和蓝色LED灯的数量分别为2Nr，2Ng和2Nb，是Nc×Nc的单位矩阵，Ep是ep的转置与的克罗内克积；
符号功率限制条件：
其中，cT为关联星座矢量，|·|表示对元素取绝对值，且1表示一个矩阵或向量，它的所有元素的值都等于1，表示符号功率恒模；
LED灯功率模型：
其中，Φi为LED灯功率，max(·)表示对所有元素取最大值，表示一个Nc×NTNc的选择矩阵且代表一个元素都为0的NT×NT的零矩阵，∑(·)代表所有元素的求和，cT为关联星座矢量，Nc为色移键控的星座点大小；
LED灯功率限制条件：
其中，Φi为LED灯功率，α为满足人眼要求的功率的最大值。
所述星座优化模型的基本描述：
在和Φi≤α,条件下，最大化dmin；
其中，cT为关联星座矢量，|·|表示对元素取绝对值，且1表示一个矩阵或向量，它的所有元素的值都等于1，表示符号功率恒模以避免闪烁，Φi为LED灯功率。
此优化模型是一个标准的优化问题，可以通过通用优化方法直接求解，如使用MATLAB中fmincon函数或者经典梯度法求解，得到这种调制方式的最优星座设计。
3)，调制时，将待发送信息映射为一个星座点，相同的一组数据映射到同一个星座点上，采用步骤2中的星座优化模型对该星座点进行优化求解，得到待发送信息在步骤1中光源分组后所对应的最优星座设计。
解调时，将接收到的光信息通过步骤2中的星座优化模型进行解调，得到待发送信息。
一种基于色移键控的多色空间调制的光通信方法，如图1所示，包括如下步骤：
1)，根据光源中的红绿蓝三色LED灯，将红绿蓝三色按同种颜色的LED灯平均分开，再将分开后的红绿蓝三色LED灯分别组合为一组，分别为A组和B组，其中，A组LED灯光强度代表正信号，B组LED灯光强度代表负信号；设在室内天花板上一个光源内有2NT个LED灯：其中红色LED灯，绿色LED灯和蓝色LED灯的数量分别为2Nr，2Ng和2Nb。因此A组和B组分别有Nr个红色LED灯，Ng个绿色LED灯和Nb个蓝色LED灯。
2)，将步骤1中的光源的一个光源点作为一个星座点，所有星座点组合形成星座图；根据步骤1中的LED灯所在的组、星座点以及星座图建立多约束条件的星座优化模型。星座模型从最小欧氏距最大化，符号功率限制和LED灯功率限制得到模型解析式，将得到的模型解析式进行数学联立，最终生成星座优化问题。因此所述的星座优化主要包括最小欧氏距，符号功率，LED灯功率三个因素。
所述星座优化模型包括最小欧氏距约束条件、符号功率限制条件、LED灯功率模型以及LED灯功率限制条件，其中：
最小欧氏距约束条件：
其中，dmin为最小欧氏距，C为星座点集合，C＝(c1,c2,...,cNc)为星座符号集，，c1,c2,...,cNc为星座点，关联星座矢量 表示一个随机初始化值或者过去的估计值，Nc为色移键控的星座点大小，第二个等号为最小欧氏距利用泰勒展开得到的另一个形式， ep＝[0...1...0]T；p和q是在1到4之间的任意两个整数且满足p<q，l(p,q)表示对应于具体p和q时l取的值，表示克罗内克积，ep是一个NT×1的矢量且该矢量除了第p个元素值为1外，其余的元素都为0，光源内LED灯的个数为2NT，红色LED灯，绿色LED灯和蓝色LED灯的数量分别为2Nr，2Ng和2Nb，是Nc×Nc的单位矩阵，Ep是ep的转置与的克罗内克积；
符号功率限制条件：
其中，cT为关联星座矢量，|·|表示对元素取绝对值，且1表示一个矩阵或向量，它的所有元素的值都等于1，表示符号功率恒模；
LED灯功率模型：
其中，Φi为LED灯功率，max(·)表示对所有元素取最大值，表示一个Nc×NTNc的选择矩阵且代表一个元素都为0的NT×NT的零矩阵，∑(·)代表所有元素的求和，cT为关联星座矢量，Nc为色移键控的星座点大小；
LED灯功率限制条件：
其中，Φi为LED灯功率，α为满足人眼要求的功率的最大值。
所述星座优化模型的基本描述：
在和Φi≤α,条件下，最大化dmin；
其中，cT为关联星座矢量，|·|表示对元素取绝对值，且1表示一个矩阵或向量，它的所有元素的值都等于1，表示符号功率恒模以避免闪烁，Φi为LED灯功率。
此优化模型是一个标准的优化问题，可以通过通用优化方法直接求解，如使用MATLAB中fmincon函数或者经典梯度法求解，得到这种调制方式的最优星座设计。
3)，发送端将待发送信息生成二进制数据，每log2(Nc)个比特数据作为一组(其中log2(·)表示以2为底取对数)。基于格雷映射，每组数据映射为一个星座点，相同的一组数据映射到同一个星座点上；采用步骤2中的星座优化模型对该星座点进行优化求解，得到待发送信息在步骤1中光源分组后所对应的最优星座设计；
4)，发送端根据步骤2中得到最优星座设计控制光源按步骤1分组后的LED灯组产生光信号，该光信号通过光信道将信息传送给接收端；所述光信道矩阵为NT×NT矩阵，其中NT为每组中三色灯的数目和。
5)，接收端接收光信号，然后根据步骤2得到的最优星座设计解调该接收到的光信号，从而实现多色可见光通信。
所述接收端符号输出为：
y＝rηHc+n
其中，y表示接收信号，r是光检测器响应度，η为电光转换因子，H表示信道矩阵，c为发送符号，n表示噪声向量。
具体的，本发明公开的一种结合空间调制的色移键控调制方式，如图1所示，对于一个室内可见光通信系统，布置若干个由三色LED灯组成的光源，对其进行调制然后传输信息。这种室内多色可见光通信系统中的调制方法，包括如下步骤：
1、在室内天花板上布置由红绿蓝三色LED灯组成的光源，将其中同种颜色的LED灯分为两组，即A组和B组。且两组中各色灯的数目相等。A组LED灯光强度代表正信号，B组LED灯光强度代表负信号。设在室内天花板上一个光源内有6(NT＝3)个LED灯：其中红色LED灯，绿色LED灯和蓝色LED灯的数量都为2(Nr＝Ng＝Nb＝1)。因此A组和B组分别有1个红色LED灯，1个绿色LED灯和1个蓝色LED灯。
2、根据本发明提出的调制方式，建立有多约束条件的星座优化问题，从而建立星座优化的模型。星座模型从最小欧氏距最大化，符号功率限制和LED灯功率限制得到模型解析式，将得到的模型解析式进行数学联立，最终生成星座优化问题。因此所述的星座优化主要包括最小欧氏距，符号功率，LED灯功率三个因素；
1)给定星座点C，最小欧氏距可计算为:
其中，dmin为最小欧氏距，关联星座矢量C＝(c1,c2,...,cNc)为星座符号集，Nc为色移键控的星座点大小。表示一个随机初始化值或者过去的估计值。第二个等号为最小欧氏距利用泰勒展开得到的另一个形式，
ep＝[0...1...0]T
式中p和q是在1到4之间的任意两个整数且满足p<q，l(p,q)表示对应于具体p和q时l取的值，表示克罗内克积，ep是一个NT×1的矢量且该矢量除了第p个元素值为1外，其余的元素都为0，是Nc×Nc的单位矩阵，Ep是ep的转置与的克罗内克积。
2)给定星座点的符号功率可表示为：
J|cT|
式中，|·|表示对元素取绝对值，且1表示一个矩阵或向量，它的所有元素的值都等于1。符号功率限制条件为：
式中，符号功率为恒模以避免闪烁。
3)LED灯功率可计算为：
其中，max(·)表示对所有元素取最大值，表示一个Nc×NTNc的选择矩阵且代表一个元素都为0的NT×NT的零矩阵，∑(·)代表所有元素的求和。LED灯功率限制为：
其中α为满足人眼要求的功率的最大值。对于普通的LED灯，该值可以取为α＝6。
所述的星座优化问题，其基本描述如下：
在和Φi≤α,条件下，最大化dmin
此优化模型是一个标准的优化问题，可以通过通用优化方法直接求解，如使用MATLAB中fmincon函数或者经典梯度法求解，得到这种调制方式的最优星座设计。
发送端生成二进制数据，每log2(Nc)个比特数据作为一组(其中log2(·)表示以2为底取对数)。基于格雷映射，每组数据映射到星座图上的一个星座点，相同的一组数据映射到同一个星座点上。通过星座图调制光信号。
发送信号经过光信道到达接收端，光信道矩阵为NT×NT矩阵，其中NT为每组中三色灯的数目和。接收端符号输出为：
y＝rηHc+n
其中r是光检测器响应度，η为电光转换因子，通常假设rη＝1。n表示噪声向量，包括热噪声和背景噪声，服从均值为0，方差为1的高斯分布。c即为发送符号。
接收端接收光信号，根据得到的星座图(最优星座设计)，解调得到发送信号，从而实现高效的多色可见光通信。
附图2给出了利用本发明的调制方法的性能仿真结果以及传统的色移键控的性能仿真结果。由图可知本发明相比于传统的色移键控方式，性能有很大的提升。
由上述可知，本发明通过将一个光源中红绿蓝三色的发光二极管(LED)灯分为2组，即A组和B组。通过选择使用A组或B组LED灯发光来传输有效信息。具体方法为将其中一组LED灯发光强度表示为负值信号，另外一组LED灯发光强度表示正值信号，这种分组信息传输方法可以使得设计可见光发送星座时不用限制信号非负性，星座设计可以与传统射频通信系统一致，星座信号值可正可负。本发明考虑多色可见光通信系统中光强必须为正的特性，利用LED灯分组调制方法使得星座图设计不受光信号非负限制，从而增加光通信星座设计维度，即增加星座点间的最小欧氏距，提高系统性能。相比于传统的色移键控方式，性能有很大的提升。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于色移键控的多色空间调制方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)，根据光源中的红绿蓝三色LED灯，将红绿蓝三色按同种颜色的LED灯平均分开，再将分开后的红绿蓝三色LED灯分别组合为一组，分别为A组和B组，其中，A组LED灯光强度代表正信号，B组LED灯光强度代表负信号；
2)，将步骤1中的光源的一个光源点作为一个星座点，所有星座点组合形成星座图；根据步骤1中的LED灯所在的组、星座点以及星座图建立星座优化模型；
3)，调制时，将待发送信息映射为一个星座点，相同的一组数据映射到同一个星座点上，采用步骤2中的星座优化模型对该星座点进行优化求解，得到待发送信息在步骤1中光源分组后所对应的最优星座设计。
2.根据权利要求1所述的基于色移键控的多色空间调制方法，其特征在于：解调时，将接收到的光信息通过步骤2中的星座优化模型进行解调，得到待发送信息。
3.根据权利要求1所述的基于色移键控的多色空间调制方法，其特征在于：所述星座优化模型包括最小欧氏距约束条件、符号功率限制条件、LED灯功率模型以及LED灯功率限制条件，其中：
最小欧氏距约束条件：
其中，dmin为最小欧氏距，C为星座点集合，C＝(c1,c2,...,cNc)，c1,c2,...,cNc为星座点，关联星座矢量 表示一个随机初始化值或者过去的估计值，Nc为色移键控的星座点大小， ep＝[0...1...0]T；p和q是在1到4之间的任意两个整数且满足p＜q，表示对应于具体p和q时取的值，表示克罗内克积，ep是一个NT×1的矢量且该矢量除了第p个元素值为1外，其余的元素都为0，光源内LED灯的个数为2NT，红色LED灯，绿色LED灯和蓝色LED灯的数量分别为2Nr，2Ng和2Nb，是Nc×Nc的单位矩阵，Ep是ep的转置与的克罗内克积；
符号功率限制条件：
其中，cT为关联星座矢量，|·|表示对元素取绝对值，且1表示一个矩阵或向量，它的所有元素的值都等于1，表示符号功率恒模；
LED灯功率模型：
其中，Φi为LED灯功率，max(·)表示对所有元素取最大值，表示一个Nc×NTNc的选择矩阵且代表一个元素都为0的NT×NT的零矩阵，∑(·)代表所有元素的求和，cT为关联星座矢量，Nc为色移键控的星座点大小；
LED灯功率限制条件：
其中，Φi为LED灯功率，α为满足人眼要求的功率的最大值。
4.根据权利要求1所述的基于色移键控的多色空间调制方法，其特征在于：所述星座优化模型的描述：
在和Φi≤α,条件下，最大化dmin；
其中，cT为关联星座矢量，|·|表示对元素取绝对值，且1表示一个矩阵或向量，它的所有元素的值都等于1，表示符号功率恒模以避免闪烁，Φi为LED灯功率，dmin为最小欧氏距，光源内LED灯的个数为2NT，Nc为色移键控的星座点大小，α为满足人眼要求的功率的最大值。
5.一种基于色移键控的多色空间调制的光通信方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)，根据光源中的红绿蓝三色LED灯，将红绿蓝三色按同种颜色的LED灯平均分开，再将分开后的红绿蓝三色LED灯分别组合为一组，分别为A组和B组，其中，A组LED灯光强度代表正信号，B组LED灯光强度代表负信号；
2)，将步骤1中的光源的一个光源点作为一个星座点，所有星座点组合形成星座图；根据步骤1中的LED灯所在的组、星座点以及星座图建立星座优化模型，并对该星座优化模型进行优化求解，得到步骤1中光源分组后所对应的最优星座设计；
3)，发送端将待发送信息生成二进制数据，每log2(Nc)个比特数据作为一组，Nc为色移键控的星座点大小，每组数据映射为一个星座点，相同的一组数据映射到同一个星座点上；采用步骤2中的星座优化模型对该星座点进行优化求解，得到待发送信息在步骤1中光源分组后所对应的最优星座设计；
4)，发送端根据步骤2中得到最优星座设计控制光源按步骤1分组后的LED灯组产生光信号，该光信号通过光信道将信息传送给接收端；
5)，接收端接收光信号，然后根据步骤2得到的最优星座设计解调该接收到的光信号，从而实现多色可见光通信。
6.根据权利要求5所述的基于色移键控的多色空间调制的光通信方法，其特征在于：所述星座优化模型包括最小欧氏距约束条件、符号功率限制条件、LED灯功率模型以及LED灯功率限制条件，其中：
最小欧氏距约束条件：
其中，dmin为最小欧氏距，C为星座点集合，C＝(c1,c2,...,cNc)，c1,c2,...,cNc为星座点，关联星座矢量 表示一个随机初始化值或者过去的估计值，Nc为色移键控的星座点大小， ep＝[0...1...0]T；p和q是在1到4之间的任意两个整数且满足p＜q，表示对应于具体p和q时取的值，表示克罗内克积，ep是一个NT×1的矢量且该矢量除了第p个元素值为1外，其余的元素都为0，光源内LED灯的个数为2NT，红色LED灯，绿色LED灯和蓝色LED灯的数量分别为2Nr，2Ng和2Nb，是Nc×Nc的单位矩阵，Ep是ep的转置与的克罗内克积；
符号功率限制条件：
其中，cT为关联星座矢量，|·|表示对元素取绝对值，且1表示一个矩阵或向量，它的所有元素的值都等于1，表示符号功率恒模；
LED灯功率模型：
其中，Φi为LED灯功率，max(·)表示对所有元素取最大值，表示一个Nc×NTNc的选择矩阵且代表一个元素都为0的NT×NT的零矩阵，∑(·)代表所有元素的求和，cT为关联星座矢量，Nc为色移键控的星座点大小；
LED灯功率限制条件：
其中，Φi为LED灯功率，α为满足人眼要求的功率的最大值。
7.根据权利要求5所述的基于色移键控的多色空间调制的光通信方法，其特征在于：所述星座优化模型的描述：
在和Φi≤α,条件下，最大化dmin；
其中，cT为关联星座矢量，|·|表示对元素取绝对值，且1表示一个矩阵或向量，它的所有元素的值都等于1，表示符号功率恒模以避免闪烁，Φi为LED灯功率，dmin为最小欧氏距，光源内LED灯的个数为2NT，Nc为色移键控的星座点大小，α为满足人眼要求的功率的最大值。
8.根据权利要求5所述的基于色移键控的多色空间调制的光通信方法，其特征在于：接收端符号输出为：
y＝rηHc+n
其中，y表示接收信号，r是光检测器响应度，η为电光转换因子，H表示信道矩阵，c为发送符号，n表示噪声向量。
9.根据权利要求8所述的基于色移键控的多色空间调制的光通信方法，其特征在于：所述信道矩阵为NT×NT矩阵，其中NT为每组中三色灯的数目和。
10.根据权利要求6所述的基于色移键控的多色空间调制的光通信方法，其特征在于：所述LED灯功率满足人眼要求的功率的最大值为6。
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