CN105553552B - 多用户可见光通信方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多用户可见光通信方法和系统。所述方法包括：生成若干混沌序列，以标识多用户通信系统中的不同用户；将发送端各用户输入的比特信息进行CSK调制，得到各用户对应的包含RGB信息的3维发送向量；用各用户对应的混沌序列对所述发送向量进行二次调制，得到各用户对应的发送矩阵，通过光无线信道向接收端发送所述发送矩阵；所述接收端接收所述光无线信道传输的矩阵，用各用户对应的混沌序列对所述矩阵进行解调，得出各用户对应的包含RGB信息的3维向量，解调所述3维向量得出对应用户发送的比特信息。通过本发明，能够减小用户间干扰，提高系统的可靠性与安全性，以及提高系统容量。

Description

多用户可见光通信方法和系统

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，特别是涉及多用户可见光通信方法和多用户可见光通信系统。

背景技术

可见光通信(Visible Light Communication，VLC)技术使用发光二极管(LightEmitting Diode，LED)代替传统无线天线来传输数据，能同时实现照明与通信，并且能够使用不需经过授权的可见光谱，可解决传统无线通信系统频谱资源紧缺的问题。

颜色调制技术(Colour Shift Keying，CSK)是适用于可见光通信系统中的一种调制技术。在CSK技术中，通过把输入比特调制到CIE 1931颜色空间，然后通过不同颜色传输不同信息以提高传输速率。具体地说，在CSK星座图中，每一个星座点由x-y色度坐标值表示，接着x-y色度坐标值会被调制为RGB二极管的发送功率，接着通过RGB二极管发送代表不同颜色的混合光信号。光信号通过了光无线信道后，在接收端，对应于RGB二极管三种颜色的窄带滤波器只允许特定颜色的光通过，加入独立同分布的高斯白噪声后，在窄带滤波器后使用光电二极管将光功率转化为电功率，通过解调从而还原出原x-y色度坐标值，恢复输入比特。CSK技术能够提供颜色分集增益，提高可见光通信系统的传输速率。

然而，目前VLC系统普遍用于单用户场景，系统容量较小；而对于多用户通信系统，也存在用户间干扰，影响系统的可靠性与安全性。

发明内容

基于此，本发明提供一种多用户可见光通信方法和系统，能够减小用户间干扰，提高系统的可靠性与安全性，以及提高系统容量。

本发明一方面提供一种多用户可见光通信方法，包括：

生成若干混沌序列，以标识多用户通信系统中的不同用户；

将发送端各用户输入的比特信息进行CSK调制，得到各用户对应的包含RGB信息的3维发送向量；

用各用户对应的混沌序列对所述发送向量进行二次调制，得到各用户对应的发送矩阵，通过光无线信道向接收端发送所述发送矩阵；

所述接收端接收所述光无线信道传输的矩阵，用各用户对应的混沌序列对所述矩阵进行解调，得出各用户对应的包含RGB信息的3维向量，解调所述3维向量得出对应用户发送的比特信息。

本发明另一方面提供一种多用户可见光通信系统，包括发送端和接收端，所述发送端包括：

序列分配单元，用于生成若干混沌序列，以标识多用户通信系统中的不同用户；

CSK调制单元，用于将发送端各用户输入的比特信息进行CSK调制，得到各用户对应的包含RGB信息的3维发送向量；

码分调制单元，用于用各用户对应的混沌序列对所述发送向量进行二次调制，得到各用户对应的发送矩阵；

发送单元，用于通过光无线信道向接收端发送所述发送矩阵；

所述接收端包括：

接收单元，用于接收所述光无线信道传输的矩阵；

码分解调单元，用于用各用户对应的混沌序列对所述矩阵进行解调，得出各用户对应的包含RGB信息的3维向量；

CSK解调单元，用于解调所述3维向量得出对应用户发送的比特信息。

上述技术方案的多用户可见光通信方法和系统，不仅能够有效地利用颜色调制所带来的颜色分集增益从而提高传输速率，还能合理利用混沌序列的类噪声和伪正交性，减少多用户通信系统中用户间干扰，提高系统的安全性、可靠性，同时还能增大系统容量。

附图说明

图1为本发明实施例的多用户可见光通信方法的示意性流程图；

图2为实施本发明多用户可见光通信方法的框架模型示意图；

图3为发送端的框架模型示意图；

图4为通过极性识别调制的效果示意图；

图5为接收端的框架模型示意图；

图6为仿真环境模型的示意图；

图7为不同CSK星座图大小与不同用户数量下对应的误比特率的仿真效果示意图；

图8为采用极性识别调制与加直流偏置调制的性能比较仿真效果示意图；

图9为采用多用户可见光通信方法的系统安全性仿真效果示意图；

图10为采用本发明多用户可见光通信方法的系统容量的仿真效果示意图；

图11为本发明实施例的多用户可见光通信系统的示意性结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供的实施例包括多用户可见光通信方法实施例，还包括相应的多用户可见光通信系统实施例。以下分别进行详细说明。

图1为本发明实施例的多用户可见光通信方法的示意性流程图；如图1所示，本实施例的多用户可见光通信方法包括如下步骤S1至S4，各步骤详述如下：

S1，生成若干混沌序列，以标识多用户通信系统中的不同用户；

本实施例中，采用混沌序列作为多用户通信系统中的不同用户的识别码，为系统中每个用户分配各自的混沌序列。例如：第u个用户得到的由系统分配的混沌序列可由S_u ^l表示，它可由混沌序列生成器生成。

优选的，所述混沌序列S_u ^l由logistic-MAP的混沌算法生成的，假设S_u ^l[n]代表S_u ^l混沌序列中的第n个元素，则S_u ^l表示为：

S_u ^l＝{S_u ^l[1],S_u ^l[2],...,S_u ^l[l]}^T

具体的，可以通过以下公式(1)和(2)得到S_u ^l混沌序列：

z_u ^l[n]＝r·z_u ^l[n-1]·{1-z_u ^l[n-1]} n＝1,2,...,l (1)

其中l代表混沌序列S_u ^l的长度，r是分型参数，初值z_u ^l[0]可由系统设定。

S2，将发送端各用户输入的比特信息进行CSK调制，得到各用户对应的包含RGB信息的3维发送向量；

得到用于标识用户的混沌序列后，假设当前多用户通信系统所采用的CSK星座图大小(即CSK调制阶数)为M，则各用户在每个输入符号周期输入的比特数m_csk可用式(3)计算得到：

m_csk＝log₂M (3)

即第u个用户在各输入符号周期输入的比特信息W^(u)(t)均为m_csk维向量，t表示输入符号周期。

进一步的，对用户输入的比特信息进行CSK调制，包含两步：

第一步，分别将第u个用户输入的向量W^(u)(t)映射为CSK星座图中对应的点(星座点)，得到所述星座点对应的x-y色度坐标值；

第二步，再根据式(4)，将所述星座点的x-y色度坐标值转换为RGB LED的发送功率P_i，P_j和P_k：

式中(x_i,y_i)、(x_j,y_j)和(x_k,y_k)既是代表RGB LED中所用的红、绿、蓝三颜色的x-y色度坐标值，也分别代表了CSK星座图中的三个星座点。需要说明的是，在CSK星座图中，每一个星座点均由x-y色度坐标值表示。

经过上述CSK调制后，便得到了第u个用户输入的比特信息对应的3维发送向量D^(u)(t)＝[P_i,P_j,P_k]^T，即D^(u)(t)表示了第u个用户所需要传输的RGB混合光信号。

S3，用各用户对应的混沌序列对所述发送向量进行二次调制，得到各用户对应的发送矩阵，通过光无线信道向接收端发送所述发送矩阵；

如图3所示，在将第u个用户输入的向量W^(u)(t)转换为向量D^(u)(t)后，可使用第u个用户对应的混沌序列S_u ^l对其进行混沌扩频调制，得到(3×l)维的矩阵L^(u)(t)，表示为：

L^(u)(t)＝D^(u)(t)×[S_u ^l]^T (5)

显然，矩阵L^(u)(t)包含了第u个用户信号的颜色信息与混沌序列信息。

进一步的，对各用户的所述矩阵L^(u)(t)根据式(6)进行求和运算，得到U个用户的预发送矩阵X′(t)为：

进一步的，由于在可见光通信系统中，LED发射机只能发送非负的光信号，为满足这个条件，本实施例中使用极性识别调制方法对所述预发送矩阵X′(t)进行调制，得到发送矩阵X(t)。具体的，发送矩阵X(t)可由式(7)得到：

其中，X_j(t)和X′_j(t)分别代表了矩阵X(t)和X′(t)的第j列。图4示意了极性识别调制方法的效果。

当发送端完成上述调制，得到所述发送矩阵X(t)后，将其通过可见光信道H(t)发送，框架模型示意图如图2所示。需要说明的是，本实施例中光无线信道H(t)采用{U×[1·(K+1)]}维的室内可见光单输入多输出(Single-Input Multiple-Output，SIMO)信道，K是反射次数。

优选的，为简化性能分析，不失一般性，设定信道H(t)包含直射(Line-of-Sight，LOS)分量和一次反射分量，即K＝1。即所述光无线信道H(t)可以表示如下：

H(t)＝[h₁(t)h₂(t)…h_u(t)]^T (8)

其中h_u(t)＝[h_u ⁽⁰⁾(t)h_u ⁽¹⁾(t)…h_u ^(K)(t)]，表示发送端发送器和接收端第u个接收器之间的信道参数。

通过光通信通道H(t)发送所述发送矩阵X(t)，相比于加直流偏置的方法，能够大幅降低发送功率，使其满足可见光通信的发送条件，并且带来更小的噪声干扰。

S4，所述接收端接收所述光无线信道传输的矩阵，用各用户对应的混沌序列对所述矩阵进行解调，得出各用户对应的包含RGB信息的3维向量，解调所述3维向量得出对应用户发送的比特信息。

通过光通信通道H(t)发送所述发送矩阵X(t)，在接收端可得到如式(9)表示的接收信号Y^(u)(t)：

其中代表时域卷积，n(t)是(3×2l)维的双边功率谱密度为σ_n ²的独立同分布的加性高斯白噪声。

如图2的框架模型，发送矩阵X(t)经过了光无线信道H(t)后，在接收端可得到矩阵Y^(u)(t)，接下来需对矩阵Y^(u)(t)进行解调。本实施例中，在对矩阵Y^(u)(t)的解调过程中，可采用基于颜色调制及极性识别的混沌码分解调器进行解调。具体的解调过程如图5所示，详述如下：

首先，在接收端，采用与发送端极性识别调制方法对应的差分解调方法来对矩阵Y^(u)(t)进行解调，获得第u个用户的(3×l)维的过渡矩阵L′^(u)(t)，如式(10)所示：

其中和Y^(u) _j(t)分别代表了矩阵L′^(u)(t)和Y^(u)(t)的第j列。各用户对应的所述过渡矩阵与对应的混沌序列S_u ^l相乘后除以序列长度l，便得到包含RGB颜色信息的矩阵表示为：

然后，根据所述过渡矩阵与第u个用户对应的混沌序列S_u ^l，采用最大似然法则(Maximum-Likelihood Principle，MLP)得到第u个用户发送的3维向量

其中(||·||_F ²)表示弗罗贝尼乌斯范数，q_u,υ是由下式定义的3维向量：

其中g_υ表示由CSK星座图中第υ个点根据式(4)所转换成的发送功率P_i，P_j和P_k组成的3维向量。

进一步的，解调出发送的为第υ个星座点后，便可以根据CSK星座图的逆映射来恢复出对应用户输入的比特信息，得到图2所示中的第u个用户发送的比特信息接收端完成解调。

基于上述实施例的描述，下面通过具体仿真对本发明多用户可见光通信方法的有益效果进行验证。

为不失一般性，仿真环境设置为如图6所示，采用室内多用户可见光通信模型，其中发射机位于天花板中心，而4个用户的接收机位于1米高的桌子上。当然，根据系统需求还可支持其他数量的用户。

如图7所示，展示了对应于不同CSK星座图大小与不同用户数量的误比特率(BitError Rate，BER)的仿真结果。由图7可知，当用户数一定时，随着CSK调制阶数的增加，以降低一定系统性能为代价可提高信息传输速率，实际中可以根据需要对系统性能和信息传输速率进行权衡。另外，如图7所示，随着用户数增加，系统的多用户干扰增大，造成系统的误比特率有所增加，即用户数翻倍则相同误比特率下的E_b/N₀性能衰减约3dB。

如图8所示，对比了在采用4CSK星座图且用户数不同时，传统的加直流偏置调制去掉负极性与本发明中采用的极性识别调制的误比特率仿真结果。由图8可知，本发明通过极性识别调制方法，可减少发送功率和降低噪声，使得系统误比特率性能比传统的加直流偏置的方法提高至少20dB。

如图9所示，对混沌多用户可见光通信系统的安全性能进行了分析。当采用8CSK星座图且用户数不同，当接收端不知道混沌序列的确切初值时，无论用户数为多少，误比特率均为0.5，即不携带任何信息。此外，误比特率并不会随着信噪比的增大而改善。可见，本发明采用混沌序列作为不同用户的识别码，可大大加强多用户光通信系统的安全性。

如图10所示，对采用本发明多用户可见光通信方法的系统容量进行了仿真。其中，假设支持U个用户的系统总容量为C_U，表示为：

其中，带宽W归一化为1。由图10可知，系统容量随着用户数的增加线性增长。意味着本发明采用混沌序列作为系统中不同用户的识别码，多用户间干扰较小，能够满足多用户光通信系统的通信需求。

通过上述仿真结果验证，采用本发明多用户可见光通信方法能够有效地提高数据传输速率，并且充分利用混沌序列的特性来增加系统的安全性和可靠性，在减少多用户间干扰的同时，提高了系统容量。

通过本发明上述实施例的多用户可见光通信方法，不仅能够有效地利用颜色调制所带来的颜色分集增益从而提高传输速率，还能合理利用混沌序列的类噪声和伪正交性，减少多用户通信系统中用户间干扰，提高系统的安全性、可靠性，同时还能增大系统容量。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。

以下对可用于执行上述多用户可见光通信方法的多用户可见光通信系统实施例进行说明。为了便于说明，多用户可见光通信系统实施例的结构示意图中，仅仅示出了与本发明实施例相关的部分，本领域技术人员可以理解，图中示出的系统结构并不构成对系统的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

图11为本发明实施例的多用户可见光通信系统的示意性结构图；如图11所示，本实施例的多用户可见光通信系统包括发送端10和接收端20，其中，所述发送端10包括序列分配单元、CSK调制单元、码分调制单元和发送单元，所述接收端20包括接收单元、码分解调单元和CSK解调单元，各单元详述如下：

所述序列分配单元，用于生成若干混沌序列，以标识多用户通信系统中的不同用户；

本实施例中，采用混沌序列作为多用户通信系统中的不同用户的识别码，为系统中每个用户分配各自的混沌序列。例如：第u个用户得到的由系统分配的混沌序列可由S_u ^l表示，它可由混沌序列生成器生成。

优选的，所述混沌序列S_u ^l由logistic-MAP的混沌算法生成的，假设S_u ^l[n]代表S_u ^l混沌序列中的第n个元素，则S_u ^l表示为：

S_u ^l＝{S_u ^l[1],S_u ^l[2],...,S_u ^l[l]}^T

其中，l代表混沌序列S_u ^l的长度。

所述CSK调制单元，用于将发送端各用户输入的比特信息进行CSK调制，得到各用户对应的包含RGB信息的3维发送向量；

所述码分调制单元，用于用各用户对应的混沌序列对所述发送向量进行二次调制，得到各用户对应的发送矩阵；

所述发送单元，用于通过光无线信道向接收端发送所述发送矩阵；

所述接收单元，用于接收所述光无线信道传输的矩阵；

所述码分解调单元，用于用各用户对应的混沌序列对所述矩阵进行解调，得出各用户对应的包含RGB信息的3维向量；

所述CSK解调单元，用于解调所述3维向量得出对应用户发送的比特信息。

作为一优选实施方式，所述CSK调制单元用于将发送端第u个用户输入的比特信息W^(u)(t)映射为CSK星座图中对应的星座点，获取所述星座点点对应的x-y色度坐标值；

通过如下公式将所述星座点对应的x-y色度坐标值转换为RGB二极管的发送功率P_i、P_j和P_k：

其中，(x_i,y_i)、(x_j,y_j)、(x_k,y_k)即是代表RGB二极管中所用的红、绿、蓝三颜色的x-y色度坐标值，也分别代表了CSK星座图中的三个点，t表示输入符号周期；

根据所述发送功率P_i、P_j和P_k得到发送端第u个用户需要发送的3维发送向量D^(u)(t)为：

D^(u)(t)＝[P_i,P_j,P_k]^T。

作为一优选实施方式，所述码分调制单元用于用第u个用户对应的混沌序列S_u ^l对其需要发送的3维发送向量D^(u)(t)进行混沌扩频调制，得到(3×l)维矩阵L^(u)(t)，公式为：

L^(u)(t)＝D^(u)(t)×[S_u ^l]^T

对矩阵L^(u)(t)进行求和运算，得到U个用户的预发送矩阵X′(t)为：

通过极性识别调制方法对所述预发送矩阵X′(t)进行调制，得到U个用户的发送矩阵X(t)，公式为：

其中，X_j(t)和X′_j(t)分别代表矩阵X(t)和X′(t)的第j列，l表示混沌序列S_u ^l的长度，U表示多用户通信系统中的用户数量。

作为一优选实施方式，所述光无线信道为{U×[1·(K+1)]}维的室内可见光单输入多输出信道，所述光无线信道H(t)表示为：

H(t)＝[h₁(t)h₂(t)…h_u(t)]^T，h_u(t)＝[h_u ⁽⁰⁾(t)h_u ⁽¹⁾(t)…h_u ^(K)(t)]

其中K是反射次数，h_u(t)表示发送端发送器和接收端第u个接收器之间的信道参数；

所述接收单元，用于接收所述光无线信道H(t)传输的矩阵Y^(u)(t)为：

其中代表时域卷积，n(t)是(3×2l)维的双边功率谱密度为σ_n ²的独立同分布的加性高斯白噪声。

作为一优选实施方式，所述码分解调单元，用于采用差分解调方法对接收端第u个接收器接收到的矩阵Y^(u)(t)进行解调，得到过渡矩阵L′^(u)(t)，公式为：

其中和Y^(u) _j(t)分别代表了矩阵L′^(u)(t)和Y^(u)(t)的第j列；

根据所述过渡矩阵与第u个用户对应的混沌序列S_u ^l，得出包含RGB信息的矩阵公式为：

采用最大似然法则从所述矩阵中恢复得到第u个用户发送的3维向量公式为：

其中(||·||_F ²)表示弗罗贝尼乌斯范数，g_υ表示由所述CSK星座图中第υ个点所转换成的发送功率P_i、P_j和P_k组成的3维向量；

所述CSK解调单元，用于根据所述CSK星座图的逆映射从所述3维向量中解调出第u个用户发送的比特信息。

需要说明的是，上述示例的多用户可见光通信系统的实施方式中，各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明前述方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果与本发明前述方法实施例相同，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

此外，上述示例的多用户可见光通信系统的实施方式中，各功能单元的逻辑划分仅是举例说明，实际应用中可以根据需要，例如出于相应硬件的配置要求或者软件的实现的便利考虑，将上述功能分配由不同的功能单元完成，即将所述多用户可见光通信系统的内部结构划分成不同的功能单元，以完成以上描述的全部或者部分功能。

另外，上述示例的多用户可见光通信系统的实施方式中，各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，不能理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种多用户可见光通信方法，其特征在于，包括：

生成若干混沌序列，以标识多用户通信系统中的不同用户；

将发送端各用户输入的比特信息进行色移键控CSK调制，得到各用户对应的包含RGB信息的3维发送向量；

用各用户对应的混沌序列对所述发送向量进行二次调制，得到各用户对应的发送矩阵，通过光无线信道向接收端发送所述发送矩阵；所述光无线信道采用{U×[1·(K+1)]}维的室内可见光单输入多输出信道，U为用户数，K是反射次数；

所述接收端接收所述光无线信道传输的矩阵，用各用户对应的混沌序列对所述矩阵进行解调，得出各用户对应的包含RGB信息的3维向量，解调所述3维向量得出对应用户发送的比特信息。

2.根据权利要求1所述的多用户可见光通信方法，其特征在于，将发送端各用户输入的比特信息进行CSK调制，得到各用户对应的包含RGB信息的3维发送向量，包括：

将发送端第u个用户输入的比特信息W^(u)(t)映射为CSK星座图中对应的星座点，获取所述星座点对应的x-y色度坐标值；

通过如下公式将所述星座点对应的x-y色度坐标值转换为RGB二极管的发送功率P_i、P_j和P_k：

其中，(x_i,y_i)、(x_j,y_j)、(x_k,y_k)分别代表CSK星座图中的三个星座点，t表示输入符号周期；

根据所述发送功率P_i、P_j和P_k得到发送端第u个用户需要发送的3维发送向量D^(u)(t)为：

D^(u)(t)＝[P_i,P_j,P_k]^T。

3.根据权利要求2所述的多用户可见光通信方法，其特征在于，用各用户对应的混沌序列对所述发送向量进行二次调制，得到各用户对应的发送矩阵，包括：

用第u个用户对应的混沌序列S_u ^l对其需要发送的3维发送向量D^(u)(t)进行混沌扩频调制，得到(3×l)维矩阵L^(u)(t)，公式为：

L^(u)(t)＝D^(u)(t)×[S_u ^l]^T

对矩阵L^(u)(t)进行求和运算，得到U个用户的预发送矩阵X′(t)为：

通过极性识别调制方法对所述预发送矩阵X′(t)进行调制，得到U个用户的发送矩阵X(t)，公式为：

其中，X_j(t)和X′_j(t)分别代表矩阵X(t)和X′(t)的第j列，l表示混沌序列S_u ^l的长度，U表示多用户通信系统中的用户数量。

4.根据权利要求3所述的多用户可见光通信方法，其特征在于，所述光无线信道H(t)表示为：

H(t)＝[h₁(t)h₂(t)…h_u(t)]^T，h_u(t)＝[h_u ⁽⁰⁾(t)h_u ⁽¹⁾(t)…h_u ^(K)(t)]

其中K是反射次数，h_u(t)表示发送端发送器和接收端第u个接收器之间的信道参数；

所述接收端接收所述光无线信道传输的矩阵，包括：

接收端接收所述光无线信道H(t)传输的矩阵Y^(u)(t)为：

其中代表时域卷积，n(t)是(3×2l)维的双边功率谱密度为σ_n ²的独立同分布的加性高斯白噪声。

5.根据权利要求4所述的多用户可见光通信方法，其特征在于，所述用各用户对应的混沌序列对所述矩阵进行解调，得出各用户对应的包含RGB信息的3维向量，包括：

采用差分解调方法对接收端第u个接收器接收到的矩阵Y^(u)(t)进行解调，得到过渡矩阵L′^(u)(t)，公式为：

L′_j ^(u)(t)＝Y^(u) _2j-1(t)-Y^(u) _2j(t) j＝1,2,…l

其中L′_j ^(u)(t)和Y^(u) _j(t)分别代表了矩阵L′^(u)(t)和Y^(u)(t)的第j列；

根据所述过渡矩阵L′_j ^(u)(t)与第u个用户对应的混沌序列S_u ^l，得出包含RGB信息的矩阵D′_j ^(u)(t)＝[P_ir P_jr P_kr]^T，公式为：

其中，P_ir、P_jr和P_kr分别为与发送功率P_i、P_j和P_k对应的解调后的发送功率；

采用最大似然法则从所述矩阵D′_j ^(u)(t)＝[P_ir P_jr P_kr]^T中恢复得到第u个用户发送的3维向量公式为：

其中(||·||_F ²)表示弗罗贝尼乌斯范数，g_υ表示由所述CSK星座图中第υ个点所转换成的发送功率P_i、P_j和P_k组成的3维向量；

所述解调所述3维向量得出对应用户发送的比特信息包括：

根据所述CSK星座图的逆映射从所述3维向量中解调出第u个用户发送的比特信息。

6.一种多用户可见光通信系统，包括发送端和接收端，其特征在于，所述发送端包括：

序列分配单元，用于生成若干混沌序列，以标识多用户通信系统中的不同用户；

CSK调制单元，用于将发送端各用户输入的比特信息进行色移键控CSK调制，得到各用户对应的包含RGB信息的3维发送向量；

码分调制单元，用于用各用户对应的混沌序列对所述发送向量进行二次调制，得到各用户对应的发送矩阵；

发送单元，用于通过光无线信道向接收端发送所述发送矩阵；所述光无线信道采用{U×[1·(K+1)]}维的室内可见光单输入多输出信道，U为用户数，K是反射次数；

所述接收端包括：

接收单元，用于接收所述光无线信道传输的矩阵；

码分解调单元，用于用各用户对应的混沌序列对所述矩阵进行解调，得出各用户对应的包含RGB信息的3维向量；

CSK解调单元，用于解调所述3维向量得出对应用户发送的比特信息。

7.根据权利要求6所述的多用户可见光通信系统，其特征在于，所述CSK调制单元，用于将发送端第u个用户输入的比特信息W^(u)(t)映射为CSK星座图中对应的星座点，获取所述星座点对应的x-y色度坐标值；

通过如下公式将所述星座点对应的x-y色度坐标值转换为RGB二极管的发送功率P_i、P_j和P_k：

其中，(x_i,y_i)、(x_j,y_j)、(x_k,y_k)分别代表CSK星座图中的三个星座点，t表示输入符号周期；

根据所述发送功率P_i、P_j和P_k得到发送端第u个用户需要发送的3维发送向量D^(u)(t)为：

D^(u)(t)＝[P_i,P_j,P_k]^T。

8.根据权利要求7所述的多用户可见光通信系统，其特征在于，所述码分调制单元，用于用第u个用户对应的混沌序列S_u ^l对其需要发送的3维发送向量D^(u)(t)进行混沌扩频调制，得到(3×l)维矩阵L^(u)(t)，公式为：

L^(u)(t)＝D^(u)(t)×[S_u ^l]^T

对矩阵L^(u)(t)进行求和运算，得到U个用户的预发送矩阵X′(t)为：

通过极性识别调制方法对所述预发送矩阵X′(t)进行调制，得到U个用户的发送矩阵X(t)，公式为：

其中，X_j(t)和X′_j(t)分别代表矩阵X(t)和X′(t)的第j列，l表示混沌序列S_u ^l的长度，U表示多用户通信系统中的用户数量。

9.根据权利要求8所述的多用户可见光通信系统，其特征在于，所述光无线信道H(t)表示为：

H(t)＝[h₁(t)h₂(t)…h_u(t)]^T，h_u(t)＝[h_u ⁽⁰⁾(t)h_u ⁽¹⁾(t)…h_u ^(K)(t)]

其中K是反射次数，h_u(t)表示发送端发送器和接收端第u个接收器之间的信道参数；

所述接收单元，用于接收所述光无线信道H(t)传输的矩阵Y^(u)(t)为：

其中代表时域卷积，n(t)是(3×2l)维的双边功率谱密度为σ_n ²的独立同分布的加性高斯白噪声。

10.根据权利要求9所述的多用户可见光通信系统，其特征在于，所述码分解调单元，用于采用差分解调方法对接收端第u个接收器接收到的矩阵Y^(u)(t)进行解调，得到过渡矩阵L′^(u)(t)，公式为：

L′_j ^(u)(t)＝Y^(u) _2j-1(t)-Y^(u) _2j(t) j＝1,2,…l

其中L′_j ^(u)(t)和Y^(u) _j(t)分别代表了矩阵L′^(u)(t)和Y^(u)(t)的第j列；

根据所述过渡矩阵L′_j ^(u)(t)与第u个用户对应的混沌序列S_u ^l，得出包含RGB信息的矩阵D′_j ^(u)(t)＝[P_ir P_jr P_kr]^T，公式为：

其中，P_ir、P_jr和P_kr分别为与发送功率P_i、P_j和P_k对应的解调后的发送功率；

采用最大似然法则从所述矩阵D′_j ^(u)(t)＝[P_ir P_jr P_kr]^T中恢复得到第u个用户发送的3维向量公式为：

其中(||·||_F ²)表示弗罗贝尼乌斯范数，g_υ表示由所述CSK星座图中第υ个点所转换成的发送功率P_i、P_j和P_k组成的3维向量；

所述CSK解调单元，用于根据所述CSK星座图的逆映射从所述3维向量中解调出第u个用户发送的比特信息。