CN107332615A - 室内单光源可见光通信系统多径信道建模方法 - Google Patents

室内单光源可见光通信系统多径信道建模方法 Download PDF

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Abstract

室内单光源可见光通信系统多径信道建模方法，考虑实际光电检测器(PD)的视场角较小，结合LED调制符号周期，提出了一种多径信道建模方法；其步骤包括：(1)给定室内通信房间大小、LED和光电检测器特性，采用迭代法计算单光源可见光通信系统中LED和PD之间的视线传播和多次反射信号的时域冲激响应；(2)确定多径信道建模时间起点；(3)给出码间干扰的定义，确定接收端的符号抽样周期；(4)将各抽样间隔之间的冲激响应之和作为多径信道各路径增益；(5)相对于建模时间起点，将最后接收到的光信号的时间延迟除以抽样周期的结果向上取整作为多径信道的路径总数。

Description

室内单光源可见光通信系统多径信道建模方法
技术领域
本发明涉及室内可见光通信多径信道建模，尤其是涉及室内单光源时可见光通信系统的多径信道建模。
背景技术
移动通信自20世纪80年代初诞生以来，大约每10年就经历标志性的一代技术革新，到目前已普遍投入商用第四代移动通信。但是随着各种行业和移动通信的融合，特别是移动互联网和物联网的发展，为移动通信技术带来了新的挑战，到2020年的下一代(thefifth generation，5G)无线通信，通信速率(峰值速率)将增大10倍，全球移动数据流量将达到2010年的500-1000倍。通常提高通信系统容量的方法有：增加可用带宽、提高无线传输链路的频谱效率和增加小区密度等。根据国际电联2015年世界无线电通信大会(WRC-15)的研究，频率在6GHz以下的可用频谱资源已非常稀缺，而更高频率的频谱资源较为丰富，能有效缓解频谱资源紧张的现状，因此对于6GHz以上频段频谱的开发和利用成为了未来无线通信研究的热点内容。
可见光通信(Visible Light Communication，VLC)是利用可见光(波长从380纳米到780纳米)作为信息载体，在自由空间中直接传输光信号的通信方式。通过给普通的发光二极管(light emitting diode，LED)加装微芯片，LED可发出肉眼感觉不到的高速明暗闪烁的光信号来传输信息。LED具有节能、环保、体积小和寿命长等特点，广泛应用于各种显示、装饰、普通照明和城市夜景等领域。据《2015-2020年中国LED照明产业市场前瞻与投资战略规划分析报告》分析，LED照明市场一直被认为是LED最重要、最具发展前景的应用。受“十城万盏”政策的推动，我国LED路灯市场将保持持续增长，至2013年占到全球市场规模的五成左右，成为全球最重要的LED路灯市场之一。据欧洲照明协会预测，到2020年LED将占到照明市场的60％。
与传统射频(Radio Frequency，RF)通信相比，VLC具有诸多优点，比如：白光LED响应时间短、具备高速调制特性，可同时实现照明和通信的双重作用；提供可自由使用的超过400THz的通信带宽；LED发射的是与自然光相似的非相干可见光，可保持较高的发射功率而不会对人体健康产生影响；VLC基于照明基础设施，有LED照明的地方即可实现通信，具有良好的范在属性，VLC还可潜在与电力线载波相结合，可实现对照明设施的深度利用；通常VLC限制在室内，具有良好的保密性，在临近房间还可以实现同频复用。另外，VLC无电磁辐射，可应用在对电磁干扰敏感的区域，如医院、机场等。应该注意到，作为一种全新的无线光通信技术，VLC并不是要取代RF，而是对现有无线通信技术的一种有益的补充。
由于LED是非相干光源，VLC一般采用强度调制直接检测(intensity modulationand direct direction，IM/DD)技术，因此只有光信号的强度包含信息。由于PD的尺寸通常比可见光波长大上千倍，在接收端的光信号就形成了类似空间分集的效果，因此不存在多径衰落现象。另外，干扰对每条光信号的影响在接收端相当于被求了空间平均，所以VLC信道可以看作是时间稳定的、随着PD位置变化而缓慢变化的信道。在IM/DD系统中，定义接收光功率和发光功率之比为信道增益，那么区别于RF系统信道的复数增益，VLC光无线信道的信道增益是正实数。室内VLC系统常被作为线性时不变系统处理，其完全可以通过自身的冲击响应来表征。
光信号通常经过两种传输模式入射到光电检测器(PD)，一种是发射光直接入射到PD的视距传播，另一种是经过墙壁、家具等室内反射体的反射光线。光信号经过不同路径到达PD时必然存在光程差，从而引起多径效应，当符号速率较大时，多径效应对系统的影响不可忽视。另外，大气随机信道引起的光色散效应会导致光脉冲在时间上延伸展宽。以上因素都可能造成符号间干扰。为了准确分析多径效应对通信系统性能的影响，必须要建立多径信道模型。但是目前公认的室内可见光通信信道模型的建立处于探索阶段，已有研究主要是利用室内红外光(Infrared，IR)通信系统信道模型。国内外学者提出了多种室内红外光无线信道建模的方法，主要包括：
文献[1](Gfeller F.R.,Bapst U..Wireless In-House Data Communication viaDiffuse Infrared Radiation[J].Proceeding of IEEE,1979,67(11):1474-1486)在室内采用红外光源，设计了一种无线广播系统，研究了光漫射信道的信道模型。
文献[2](Barry J R,Kahn J M,Krause W J,et al.Simulation of multipathimpulse response for indoor wireless optical channels[J].IEEE Journal onSelected Areas in Communications,1993,11(3):367-379)在考虑朗伯(Lambertian)反射时，提出了通过迭代法计算任意房间中自由空间光信道的冲激响应，该方法可以计算多次反射，并能够准确分析多径对光无线通信系统的影响。
文献[3](Perez-Jimenez R,Berges J,Betancor M J.Statistical model forthe impulse response on infrared indoor diffuse channels[J].ElectronicsLetters,1997,33(15):1298-1300)考虑漫射红外无线信道，通过估计时延扩展均方根(RMSspread delay)和平均超量时延(mean excess delay)参数，建立了一种统计信道模型。
文献[4](Lopez-Hermandez F J,Betancor M J.DUSTIN:algorithm forcalculation of impulse response on IR wireless indoor channels[J].ElectronicsLetters,1997,33(21):1804-1806)提出了一种复杂度较低的信道建模方法，该方法不是按照房间内墙面反射单元的反射次数进行的，而是按照光在反射单元之间传输需要的时间进行的，用矩阵存储反射单元之间功率贡献，最后计算每一个单元的接收功率。
文献[5](Kahn J M,Barry J R.Wireless infrared communications[J].Proceedings of the IEEE,1997,85(2):265-298)用直流增益表示红外信道的频率响应，给出了视线传播(LOS)、定向无LOS和漫射无LOS时的信道直流增益计算方法。
文献[6](Lopez-Hernandez F,Perez-Jimenez R,Santamaria A.Monte Carlocalculation of impulse response on diffuse IR wireless indoor channels[J].Electronics Letters,1998,34(12):1260-1262)考虑室内墙面反射时的漫射无线信道，随机产生信源光信号，用蒙特卡洛仿真方法计算信道冲激响应，方法中信源或反射单元可以服从Lambertian反射，也可服从其他非Lambertian反射。
文献[7](Carruthers J B,Kahn J M.Modeling of nondirected wirelessinfrared channels[J].IEEE Transactions on communications,1997,45(10):1260-1268)中，由于基带调制(OOK，PPM)的发射功率需要和光信号的延迟扩展均方根(RMS)相关，IM/DD系统漫射信道可以由路径损耗和延迟扩展因子描述，基于此提出了Ceiling-bounce信道模型。
文献[8](Lo F J,Pe R.Ray-tracing algorithms for fast calculation ofthe channel impulse response on diffuse IR wireless indoor channels[J].Optical engineering,2000,39(10):2775-2780)在蒙特卡洛算法的基础上提出了光线追迹法，通过计算每一条射线经过多次反射后对信道脉冲响应的贡献来计算信道脉冲响应。
文献[9](Komine T,Nakagawa M.Fundamental analysis for visible-lightcommunication system using LED lights[J].IEEE Transactions on ConsumerElectronics,2004,50(1):100-107)给出了VLC中LOS信道和反射信道的直流增益计算方法，在接收端将延时大于系统发射符号周期的所有光信号都看作符号间干扰信号，小于符号周期的光信号作为有用的信号，将符号间干扰信号看作高斯噪声，分析了信噪比在室内的分布情况。
文献[10](丁举鹏.可见光通信室内信道建模及性能优化[D].北京:北京邮电大学,2013)，针对室内VLC提出了独立反映元素交互表征建模方法，该方法不仅可以计算信道冲激响应而且还可以计算亮度分布特性。
文献[11](谭家杰.室内LED可见光MIMO通信研究[D].华中科技大学,2011)采用光线追迹法计算信道冲激响应，在室内MIMO中仿真了各次反射的信道冲激响应以及频率响应。
文献[12](喻晓.MIMO-VLC通信系统多径信道特性研究[D].华东理工大学,2014)对室内VLC-MIMO中每对LED和PD之间的时域冲激响应进行了分析。
专利[13](贾科军.室内可见光MIMO通信系统多径衰落信道建模方法[P]，2016，申请公布号：CN105939177A)，考虑存在时域弥散时，在MIMO系统中提出了一种多径信道建模方法。
综合分析已有可见光通信信道建模研究成果，其存在以下问题：
(1)参考文献[1-10]都是针对单发单收的通信系统，计算收发之间的时域冲激响应，但是都没有研究多径信道建模的问题；
(2)参考文献[11-13]研究VLC-MIMO通信系统信道的时域冲激响应，其中文献[13]研究系统存在时域弥散时的VLC-MIMO多径信道建模问题。
发明内容
本发明的目的是建立一种考虑LED调制符号周期和实际光电检测器视场角较小时的，适用于室内单光源可见光通信系统的多径信道建模方法。
本发明是室内单光源可见光通信系统多径信道建模方法，其步骤为：
步骤1：给定典型房间，在房间的三维方向建立坐标系，将室内反射墙面划分为矩形的微反射单元，给定LED和光电检测器(PD)的位置和特性参数；
步骤2：LED满足朗伯辐射，计算LED和PD之间的视线传播(LOS)时域冲激响应；
步骤3：将微反射单元视为满足朗伯辐射的反射体，采用迭代法计算光信号经过任意多次反射后到达PD的反射路径时域冲激响应；
步骤4：将所有时域冲激响应按照时间延迟从小到大的顺序排序，将时延相同的冲激响应求和；
步骤5：当PD能接收到LOS光信号时，以LOS光信号时延作为多径信道建模时间起点，当PD不能接收到LOS光信号时，以PD到LED的直线距离除以光速作为建模起点；
步骤6：根据LED的调制带宽，由奈奎斯特定理，得到LED调制符号的最小周期，并定义码间干扰；
步骤7：以发生码间干扰的信号延迟时间作为接收端符号抽样周期，从建模时间起点开始，将各抽样周期之间的时域冲激响应之和作为多径信道各路径增益；
步骤8：相对于建模时间起点，将最后到达接收器的光信号的时间延迟除以接收端符号抽样周期得到的商值向上取整，得到多径信道路径总数。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
(1)解决PD视场角较小时的多径信道建模同步问题：
实际光电检测器的视场角较小，当用户在室内自由移动时，在某些区域可能接收不到LOS信号，检测器只能收到反射信号。由于反射信号的随机性和微弱性，信道建模的时间起点不易确定，现有文献都没有考虑信道建模的同步问题。
当能收到LOS信号时，由于LOS信号强度远大于反射信号，因此信道建模的时间起点从LOS信号的时延开始。而当检测器不能收到LOS信号时，本发明提出以PD和LED之间的直线距离除以光速作为建模起点。总之，以LED和PD之间的直线距离除以光速作为建模起点，这样就解决了信道建模的同步问题。
(2)将发送端调制符号周期和信道建模相结合：
多径效应对系统的影响和发送符号的周期有关，发送符号的周期又受到LED调制带宽的限制。为了准确评价多径效应对系统的影响，应该在信道模型中考虑发送符号周期。
由LED的调制带宽，根据奈奎斯特定理推导出发端调制符号的最小周期，然后定义码间干扰，以发生码间干扰的信号延迟时间作为接收端符号抽样周期，最后计算多径信道路径增益，得到多径信道模型。这样就能将发送符号周期和多径信道模型相结合。
(3)给出了多径信道模型的路径数和路径增益的计算方法：
路径数和各路径增益是多径信道模型的基本参数。区别于RF通信，可见光通信中发送的光功率和传输信号的均值成正比，而不是和信号的平方成正比。本发明将LED和PD之间的时域冲激响应按照时间延迟从小到大的顺序排序，将时延相同的冲激响应求和。从信道建模时间起点开始，将各抽样间隔之间的冲激响应求和，并作为一路信号，这样得到了各路径增益。
相对于建模时间起点，将最后到达检测器的光信号的时间延迟除以抽样周期的商值向上取整就得到了多径信道路径总数。
附图说明
图1是室内单光源可见光信系统模型；图2是多径信道建模原理图；图3是当FOV为80°，PD位于室内(3，3，0.85)位置时多径信道模型；图4是当FOV为80°，PD位于室内(1.5，1.5，0.85)位置时多径信道模型；图5是当FOV为80°，PD位于室内(0.5，0.5，0.85)位置时多径信道模型；图6是当FOV为80°，PD位于室内(1.5，0.5，0.85)位置时多径信道模型；图7是当FOV为45°，PD位于室内(3，3，0.85)位置时多径信道模型；图8是当FOV为45°，PD位于室内(1.5，1.5，0.85)位置时多径信道模型；图9是当FOV为45°，PD位于室内(0.5，0.5，0.85)位置时多径信道模型；图10是当FOV为45°，PD位于室内(1.5，0.5，0.85)位置时多径信道模型。
具体实施方式
本发明是室内单光源可见光通信系统多径信道建模方法，其步骤为：
步骤1：给定典型房间，在房间的三维方向建立坐标系，将室内反射墙面划分为矩形的微反射单元，给定LED和光电检测器(PD)的位置和特性参数；
步骤2：LED满足朗伯辐射，计算LED和PD之间的视线传播(LOS)时域冲激响应；
步骤3：将微反射单元视为满足朗伯辐射的反射体，采用迭代法计算光信号经过任意多次反射后到达PD的反射路径时域冲激响应；
步骤4：将所有时域冲激响应按照时间延迟从小到大的顺序排序，将时延相同的冲激响应求和；
步骤5：当PD能接收到LOS光信号时，以LOS光信号时延作为多径信道建模时间起点，当PD不能接收到LOS光信号时，以PD到LED的直线距离除以光速作为建模起点；
步骤6：根据LED的调制带宽，由奈奎斯特定理，得到LED调制符号的最小周期，并定义码间干扰；
步骤7：以发生码间干扰的信号延迟时间作为接收端符号抽样周期，从建模时间起点开始，将各抽样周期之间的时域冲激响应之和作为多径信道各路径增益；
步骤8：相对于建模时间起点，将最后到达接收器的光信号的时间延迟除以接收端符号抽样周期得到的商值向上取整，得到多径信道路径总数。
以上所述的室内单光源可见光通信系统多径信道建模方法，步骤4将所有时域冲激响应按照时延从小到大的顺序排序，将时延相同的冲激响应求和，合并作为一路信号。
以上所述的室内单光源可见光通信系统多径信道建模方法，步骤5考虑检测器能收到和不能收到LOS信号两种情况，当能收到LOS信号时，以其时延作为多径信道建模时间起点。当不能收到LOS信号时，由于反射信号的随机性和强度的微弱性，故以PD和LED之间的直线距离除以光速作为建模起点。因此建模起点为τ0＝d/c，其中d表示PD和LED之间的直线距离，c是光速。
以上所述的室内单光源可见光通信系统多径信道建模方法，步骤6根据LED的调制带宽，由奈奎斯特第一定理，得到无码间干扰时的最小码元传输周期Tmin＝1/2WLED，实际调制LED的符号周期Tsym≥Tmin，其中WLED表示LED的调制带宽；
定义从最先到达PD的第一路光信号开始，时间延迟大于符号周期一半的光信号将引起码间干扰。因此接收端信道建模的抽样周期为Tsp＝Tsym/2。
以上所述的室内单光源可见光通信系统多径信道建模方法，步骤7从建模时间起点开始，将各抽样周期之间的时域冲激响应之和作为多径信道各路径增益。多径信道模型为：
其中L表示多径信道路径总数，第l路信道增益表示为：
其中h(k)(t；S,R)是光信号经过k次反射的冲激响应，当k＝0时表示LOS信道响应，S和R分别表示信源LED和光电检测器PD的参数矢量。
以上所述的室内单光源可见光通信系统多径信道建模方法，步骤8相对于建模时间起点，将最后到达接收器的光信号的时间延迟除以接收端符号抽样周期得到的商值向上取整，得到多径信道路径总数，表示为：
其中τmax为最后接收的光信号时间延迟，代表向上取整函数。
下面结合附图进一步展开本发明。本发明的具体实施过程为：
(1)在典型房间建立坐标系，将室内反射墙面划分为矩形的微反射单元，给定LED和光电检测器(PD)的位置和特性参数。
室内单光源可见光通信系统的通信场景如图1所示，典型的房间为立方体结构，以房间左后下方的墙角作为坐标原点o，建立三维室内坐标系，xoy平面和地板平面重合。
室内屋顶安装用于照明和通信的LED，通常为了照明亮度需要，可能使用由多个LED组成的一个LED阵列，但是由于LED之间的距离较近，因此通信时阵列可以看作一个LED光源。LED光源由位置矢量rS、单位方向矢量发射功率PLED和辐射强度模式R(φ,θ)表示，其中R(φ,θ)表示与单位方向矢量夹角为(φ,θ)处的单位立体角内辐射的光功率。当LED服从朗伯辐射模式时，R(φ,θ)(独立于θ)表示为：
其中κ＝-ln2/ln(cosθ1/2)是表征光源辐射方向性的辐射模式指数，θ1/2表示光源半功率角，φ表示光线出射方向和的夹角。为简单起见，辐射功率PLED＝1的LED表示为：
用户随机分布在室内，其中用户UEu可由位置矢量rR,u、方向矢量面积AR和视场角(FOV)ΨFOV表示为
(2)LOS信道冲激响应的计算：
不经过任何反射而直接入射到接收器的光信号称为LOS信号，用户UEu的冲激响应为：
其中d表示LED到用户UEu的距离，φ表示LOS光信号出射角，表示接收器入射光的入射角，c表示光速，δ(x)表示狄拉克函数，且有：
d＝||rS-rR,u||， (5)
其中||·||表示2范数，矩形函数定义为：
(3)反射信道冲激响应的计算：
假设所有反射面上的反射微单元满足朗伯辐射，反射微单元的辐射模式R(φ)与入射光的入射角无关。对一个反射面积为dA和反射率为ρ的微反射单元上的反射模型建模分为两步：第一步，认为微反射单元是面积为dA接收器，接收功率为dP，第二步，将微反射单元当作功率为P＝ρdP、κ＝1的朗伯光源。
假设光信号经过多次反射后到达用户UEu，则信道冲激响应表示为：
其中h(k)(t；S,Ru)表示经过k次(k>0)反射的信道冲激响应，
当k＝0时表示LOS信道响应，对反射面上的所有微反射单元积分，r表示微反射单元的位置矢量，是r处微反射单元的单位法向矢量，符号代表卷积运算。
将LOS信道响应带入公式(10)可得：
实际计算时，将所有反射平面划分为面积为△A的小反射单元，那么积分运算数字化得到：
其中Nref是反射单元的总数，ρi是第i个反射单元的反射率，D＝||r-rS||，将反射面在空间离散化而使冲激响应在时间上也离散化，从而使分段连续的h(k)(t)变成有限个δ(x)函数之和。特别的当k＝1时，
其中d1表示从LED到反射单元的距离，d2表示从反射单元到用户UEu的距离，α表示入射到反射单元的光入射角，β表示反射单元的光线出射角。
(4)时域冲激响应排序：
LED发出的光信号经过室内墙面发射后到达接收器，因为反射空间的对称性，可能有光信号经过不同路径后，同时到达接收器，将同时到达的光信号功率相加，合并为一路信号。然后将所有时域冲激响应按照时间延迟从小到大的顺序排序。
(5)确定信道建模时间起点：
以PD到LED的直线距离除以光速作为建模起点，即有
τ0＝d/c，
其中d表示PD和LED之间的直线距离，c是光速。
(6)定义码间干扰：
根据LED的调制带宽，由奈奎斯特(Nyquist)第一定理，得到无码间干扰时的最小码元传输周期Tmin＝1/2WLED，实际调制LED的符号周期Tsym≥Tmin，其中WLED表示LED的调制带宽。
定义从最先到达PD的第一路光信号开始，时间延迟大于符号周期一半的光信号将引起码间干扰，如图2所示。因此接收端信道建模的抽样周期为
(7)多径信道路径增益的计算：
在可见光通信中，发射的光功率和信号的均值成正比，而在射频通信中信号的功率和发送信号的平方的均值成正比，因此将各抽样周期之间的时域冲激响应之和作为多径信道各路径增益。多径信道模型为：
其中L表示多径信道路径总数，第l路信道增益表示为：
其中h(k)(t；S,R)是光信号经过k次反射的冲激响应，当k＝0时表示LOS信道响应，S和R分别表示信源LED和光电检测器PD的参数矢量。
(8)多径信道路径数的计算：
相对于建模时间起点，将最后到达接收器的光信号的时间延迟除以接收端符号抽样周期得到的商值向上取整，得到多径信道路径总数。假设相对于建模时间起点，最后到达的光信号时间延迟为τmax，那么多径信道模型的路径数为：
其中代表向上取整函数。
仿真实验
通过仿真实验验证本发明多径信道建模方法的合理性和可行性。
在长、宽和高分别为6米、6米和4米的房间内，安装垂直指向地面的距屋顶中心0.5米的LED，PD位于高度为0.85米的工作平台(普通办公桌高度)上，垂直指向屋顶。将墙面在三维坐标方向上按0.1米划分成小的矩形反射单元。
假设LED调制带宽为50兆赫兹(MHz)，LED的调制符号周期为10纳秒(ns)，因此相对于最先到达PD的光信号，时间延迟大于5ns的光信号就认为引起ISI。接收端的抽样周期为Tsp＝5ns。接收端接收的光功率中LOS信道和一次反射占有接收光功率的近90％，为了简单起见，仅考虑LOS和一次反射光功率。其它仿真参数如表1所示。
表1仿真参数
仿真结果：
图3，图4，图5，图6为当PD的视场角为80度时，PD位于室内典型位置(3,3,0.85)、(1.5,1.5,0.85)、(0.5,0.5,0.85)和(1.5,0.5,0.85)时，LED和PD之间的多径信道模型。可以看出，PD的视场角较大，在4个典型位置都能收到LOS信道的信号和反射信号，因此多径信道路径数较多。当PD在房间中心时，LOS路径延迟小，多径分量h0(第一径)较大，多径分量衰减快；当PD在房间墙角时，LOS路径延迟变大，多径分量h0变小，多径信道路径分量衰减较慢，且相对于h0较大。
图7，图8，图9，图10为当PD的视场角为45度时，PD位于室内典型位置(3,3,0.85)、(1.5,1.5,0.85)、(0.5,0.5,0.85)和(1.5,0.5,0.85)时，LED和PD之间的多径信道模型。可以看出，PD的视场角较小，接收到的反射信号少，所以多径信道路径数较小。图7中当PD在位置(3,3,0.85)时，只能收到LOS信道光信号，不能收到经过墙面反射的信号。图9，图10中当PD在位置(0.5,0.5,0.85)和(1.5,0.5,0.85)时，收不到LOS信号，多径信道增益较小。
以上是本发明的具体实施方式和仿真验证。应当指出，本领域的普通技术人员能够清楚的理解，本发明系统设计方案所举的以上实施例和仿真仅用于说明和验证方法的合理性和可行性，而并不用于限制本发明方法。虽然通过实施例能有效说明和描述了本发明，本发明存在许多变化而不脱离本发明的精神。在不背离本发明方法的精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明方法做出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形均属于本发明方法要求的保护范围。

Claims (6)

1.室内单光源可见光通信系统多径信道建模方法，其特征在于，其步骤为：
步骤1：给定典型房间，在房间的三维方向建立坐标系，将室内反射墙面划分为矩形的微反射单元，给定LED和光电检测器(PD)的位置和特性参数；
步骤2：LED满足朗伯辐射，计算LED和PD之间的视线传播(LOS)时域冲激响应；
步骤3：将微反射单元视为满足朗伯辐射的反射体，采用迭代法计算光信号经过任意多次反射后到达PD的反射路径时域冲激响应；
步骤4：将所有时域冲激响应按照时间延迟从小到大的顺序排序，将时延相同的冲激响应求和；
步骤5：当PD能接收到LOS光信号时，以LOS光信号时延作为多径信道建模时间起点，当PD不能接收到LOS光信号时，以PD到LED的直线距离除以光速作为建模起点；
步骤6：根据LED的调制带宽，由奈奎斯特定理，得到LED调制符号的最小周期，并定义码间干扰；
步骤7：以发生码间干扰的信号延迟时间作为接收端符号抽样周期，从建模时间起点开始，将各抽样周期之间的时域冲激响应之和作为多径信道各路径增益；
步骤8：相对于建模时间起点，将最后到达接收器的光信号的时间延迟除以接收端符号抽样周期得到的商值向上取整，得到多径信道路径总数。
2.根据权利要求1所述的室内单光源可见光通信系统多径信道建模方法，其特征在于：步骤4将所有时域冲激响应按照时延从小到大的顺序排序，将时延相同的冲激响应求和，合并作为一路信号。
3.根据权利要求1所述的室内单光源可见光通信系统多径信道建模方法，其特征在于：步骤5考虑检测器能收到和不能收到LOS信号两种情况，当能收到LOS信号时，以其时延作为多径信道建模时间起点。当不能收到LOS信号时，由于反射信号的随机性和强度的微弱性，故以PD和LED之间的直线距离除以光速作为建模起点。因此建模起点为τ0＝d/c，其中d表示PD和LED之间的直线距离，c是光速。
4.根据权利要求1所述的室内单光源可见光通信系统多径信道建模方法，其特征在于：步骤6根据LED的调制带宽，由奈奎斯特第一定理，得到无码间干扰时的最小码元传输周期Tmin＝1/2WLED，实际调制LED的符号周期Tsym≥Tmin，其中WLED表示LED的调制带宽；
定义从最先到达PD的第一路光信号开始，时间延迟大于符号周期一半的光信号将引起码间干扰。因此接收端信道建模的抽样周期为Tsp＝Tsym/2。
5.根据权利要求1所述的室内单光源可见光通信系统多径信道建模方法，其特征在于：步骤7从建模时间起点开始，将各抽样周期之间的时域冲激响应之和作为多径信道各路径增益。多径信道模型为：
<mrow> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <munderover> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>l</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <mi>L</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <msup> <mi>h</mi> <mi>l</mi> </msup> <mi>&amp;delta;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>lT</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>p</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> <mi>l</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> <mo>,</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mo>...</mo> <mo>,</mo> <mi>L</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow>
其中L表示多径信道路径总数，第l路信道增益表示为：
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其中h(k)(t；S,R)是光信号经过k次反射的冲激响应，当k＝0时表示LOS信道响应，S和R分别表示信源LED和光电检测器PD的参数矢量。
6.根据权利要求1所述的室内单光源可见光通信系统多径信道建模方法，其特征在于：步骤8相对于建模时间起点，将最后到达接收器的光信号的时间延迟除以接收端符号抽样周期得到的商值向上取整，得到多径信道路径总数，表示为：
其中τmax为最后接收的光信号时间延迟，代表向上取整函数。
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