CN116366145A - 光通信的cqi获取方法、接收设备、光通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光通信的CQI获取方法、接收设备、光通信系统。该方法包括:接收通过光通信的信道发送的多个参考信号,每个参考信号的发送功率不同;获取信道增益;根据接收到的多个所述参考信号,测量与各参考信号相对应的多个噪声功率;根据所述参考信号的发射功率、所述信道增益以及测量出的所述噪声功率,计算出与非独立噪声有关的第一噪声系数;以及利用预先存储的所述第一噪声系数与CQI的对应关系,获取与每个参考信号对应的CQI,进行平均而获得平均CQI作为所述信道的CQI。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域,具体涉及一种光通信的CQI获取方法、接收设备、光通信系统。
背景技术
可见光通信(Visible Light Communication,VLC)是一种利用发光二极管进行通信的新型无线光通信技术,能够以人肉眼无法分辨的速度高速闪烁信号来进行信息传递。发射之前的数据可以经过调制和编码,然后携带信息的光信号经过信道到达接收端。接收端的光电探测器(Photo Detector,PD)会接收到相应的光信号并以电流的形式进行反馈。电信号经过放大和处理,最后将被恢复成所需的数据流。
VLC系统中接收信号的噪声通常可以分为散射噪声和电路热噪声,某些研究中也将散射噪声分为相对强度噪声和背景光噪声。此外受到PD器件物理特性和发射端LED发射光子随机性的影响,实际中VLC系统的接收噪声将不仅包括与信号独立的部分,也包括与信号非独立的部分。可以认为相对强度噪声为与当前接收信号强度有关的非独立噪声(Signal-Dependent Noise),背景光噪声和电路热噪声为与当前接收信号无关的独立噪声(Signal-Independent Noise)。关于信号非独立噪声对系统性能的影响,根据现有的研究可知当非独立噪声功率占总噪声功率的比值达到50%时,系统容量下降40%;当比值达1%时,容量下降18%。
实际中的噪声测量与估计应从两部分入手,即分别获取非独立噪声部分和独立噪声部分。受到用户位置,发射信号强度的影响,接收到的信号非独立噪声是动态变化的。鉴于非独立噪声对性能的降级,如何获取信道质量信息(Channel Quality Information,CQI)成为了降低信号非独立噪声影响的关键一步。
以往,虽然能够采用射频通信(Radio Frequency,RF)的方式获取无线光强度信道的CQI,但其中并没有针对信号非独立噪声的处理,将会影响系统性能。
发明内容
本发明的实施例提供了光通信的CQI获取方法、接收设备、光通信系统,用于解决现有技术中难以针对信号非独立噪声获取信道的CQI的问题。
为了解决上述技术问题,本发明是这样实现的:
第一方面,本发明实施例提供一种光通信的CQI获取方法,包括:接收通过光通信的信道发送的多个参考信号,每个参考信号的发送功率不同;获取信道增益;根据接收到的多个所述参考信号,测量与各参考信号相对应的多个噪声功率;根据所述参考信号的发射功率、所述信道增益以及测量出的所述噪声功率,计算出与非独立噪声有关的第一噪声系数;以及利用预先存储的所述第一噪声系数与CQI的对应关系,获取与每个参考信号对应的CQI,进行平均而获得平均CQI作为所述信道的CQI。
可选地,所述多个参考信号中包括发射功率为0的第一参考信号和发射功率不为0的第二参考信号,所述根据所述参考信号的发射功率、所述信道增益以及测量出的所述噪声功率,计算出与非独立噪声有关的第一噪声系数,包括:利用所述第二参考信号的噪声功率与所述第一参考信号的噪声功率的差值、所述第一参考信号的发射功率以及所述信道增益,计算出与各第二参考信号对应的所述第一噪声系数。
可选地,所述多个参考信号中不包括发射功率为0的参考信号,所述根据所述参考信号的发射功率、所述信道增益以及测量出的所述噪声功率,计算出与非独立噪声有关的第一噪声系数,包括:利用不同的参考信号的噪声功率之间的差值、该不同的参考信号的发射功率的差值、以及所述信道增益,计算出所述第一噪声系数。
可选地,所述多个参考信号的时域位置相同、频域位置不同。
可选地,所述多个参考信号的频域位置相同、时域位置不同。
第二方面,本发明实施例提供一种光通信的接收设备,包括:参考信号接收模块,用于接收通过光通信的信道发送的多个参考信号,每个参考信号的发送功率不同;信道增益获取模块,用于获取信道增益;噪声功率测量模块,用于根据接收到的多个所述参考信号,测量与各参考信号相对应的多个噪声功率;第一噪声系数计算模块,用于根据所述参考信号的发射功率、所述信道增益以及测量出的所述噪声功率,计算出与非独立噪声有关的第一噪声系数;以及CQI获取模块,用于利用预先存储的所述第一噪声系数与CQI的对应关系,获取与每个参考信号对应的CQI,进行平均而获得平均CQI作为所述信道的CQI。
可选地,所述多个参考信号中包括发射功率为0的第一参考信号和发射功率不为0的第二参考信号,所述第一噪声系数计算模块利用所述第二参考信号的噪声功率与所述第一参考信号的噪声功率的差值、所述第一参考信号的发射功率以及所述信道增益,计算出与各第二参考信号对应的所述第一噪声系数。
可选地,所述多个参考信号中不包括发射功率为0的参考信号,所述第一噪声系数计算模块利用不同的参考信号的噪声功率之间的差值、该不同的参考信号的发射功率的差值、以及所述信道增益,计算出所述第一噪声系数。
可选地,所述多个参考信号的时域位置相同、频域位置不同。
可选地,所述多个参考信号的频域位置相同、时域位置不同。
第三方面,本发明实施例提供一种光通信系统,包括:如第二方面所述的接收设备;以及发送设备,其向所述接收设备发送多个参考信号,所述接收设备在得到信道的CQI后上传至所述发送设备,所述发送设备根据所述CQI进行调制编码策略的调整。
第四方面,本发明实施例提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的方法的步骤。
本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果:
本发明依据光通信中噪声的特点,可以测得可见光噪声中的独立噪声部分和非独立噪声部分,能够针对噪声中的非独立噪声部分获取信道的CQI,基于CQI测量结果为后续的MCS(Modulation and Coding Scheme:调制编码策略)调整提供帮助,以降低性能损失。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
图1是本发明的实施例的CQI获取方法的流程图。
图2是本发明的实施例的另一实施例的CQI获取方法的流程图。
图3是本发明的实施例的光通信的接收设备的结构图。
图4是本发明的实施例的接收设备的处理的流程图。
图5是本发明的实施例的参考信号的时频配置的示意图。
图6是本发明的实施例的参考信号的另一个时频配置的示意图。
图7是表示现有技术的VLC-SISO收发系统的结构图。
具体实施方式
图7是表示现有技术的VLC-SISO(Single-Input Single-Output:单输入单输出)收发系统的结构图。
VLC通信系统中的发射端电路经过直流偏置将电信号发送给发射机(发送设备),发射机一般由LED组成,其具有很高的灵敏度,此外为了兼顾照明功能,可使用白光LED或红绿蓝LED作为发射机。光电探测器接收光信号并转换为电信号发送至接收端电路。其中,接收光功率等于经过信道衰落后的光功率加上独立噪声功率和接收光功率引起的非独立噪声功率。本发明针对非独立噪声获取信道的CQI。
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
发明中所述“功率”可以是“光功率”或“电功率”,除非特殊说明,均默认为“光功率”。此外,用“第一噪声”表示非独立噪声,用“第二噪声”表示独立噪声。
以下对本申请实施例的光通信的CQI获取方法进行详细说明。
图1是本发明的实施例的CQI获取方法的流程图。该方法能够应用于VLC系统,VLC系统通常具有发送端(以下有时简称为TX)以及接收端(以下有时简称为RX)。
在步骤S101中,通过VLC系统的TX对于RX按组发射参考信号来用于噪声测量。其中每一组参考信号对应一个RX,一个组内包括至少两个参考信号。参考信号设置需要同时满足以下两个条件,即:(1)组内的参考信号分别以不同功率发射;(2)组内的不同参考信号占用不同的时频资源。
使VLC系统的发送端发送功率为0的参考信号RS0,功率为P1的参考信号RS1…功率为PN的参考信号RSN(若采用电功率表示,则参考信号RSi的电功率为f(Pi),f表示光功率到电功率的转换)。
图5是本发明的实施例的参考信号的时频配置的示意图。
在图5中,横轴表示时间,纵轴表示频率。该图表示采用了时域发射相同的参考信号,频域发送不同的参考信号的方式。
图6是本发明的实施例的参考信号的另一个时频配置的示意图。
在图6中,采用了频域发射相同的参考信号,时域发送不同的参考信号的方式。
两种时频配置采用任一种方式即可。
在步骤S102中,在接收端获取信道增益h。获取信道增益的方法例如可以采用在接收端评估CSI并量化等现有技术的方法即可。
在步骤S103中,在接收端根据发送来的各参考信号,测量噪声功率。RX根据RS0获得接收噪声功率N0,根据RS1获得接收噪声功率N1,根据RS2获得接收噪声功率N2…根据RSN获得接收噪声功率NN。
接着,计算功率不为0的参考信号的噪声功率与功率为0的参考信号(RS0)的噪声功率的差值作为对应的第一噪声功率,例如,RS1的信号对应的第一噪声功率为N1-N0,RS2的信号对应的第一噪声功率为N2-N0…RSN的信号对应的第一噪声功率为NN-N0。
在步骤S104中,在接收端,根据信道增益h,各参考信号的发射功率P1、P2…PN以及上述求出的各参考信号对应的第一噪声功率,计算出第一噪声系数。例如,根据RS1的信号求出的第一噪声系数为:
根据RS2的信号求出的第一噪声系数为:
在步骤S105,由于在接收端求出了各信号下的第一噪声系数,所以根据该系数分别获取每个参考信号的CQI。能够预先在存储器中存储第一噪声系数与CQI的对应关系表,通过该表进行索引而得到CQI,进而,对N个参考信号的CQI进行平均并获得平均CQI作为信道的CQI,并上报至TX。
在步骤S106,TX根据所取得的平均CQI进行调制编码策略(MCS)的调整。
根据本实施例,通过使用功率为0的参考信号,获得各参考信号所产生的第一噪声功率,依据可见光噪声的特点,可以测得可见光噪声中的独立噪声部分和非独立噪声部分,更恰当的获取CQI,为后续的MCS调整提供帮助。
在上述实施例中,发送的参考信号包括功率为0的参考信号RS0,由此,能够得到不同信号所对应的第一噪声功率。但也可以使用不包含功率为0的参考信号来获取CQI。
图2是本发明的另一实施例的CQI获取方法的流程图。
在步骤S101a,使VLC系统的发送端发送功率为P1的参考信号RS1…功率为PN的参考信号RSN,同样,参考信号的数量至少为两个。
步骤S102的处理不变,获取信道增益。
在步骤S103,相同地测量各参考信号所产生的噪声功率N1…NN。
在步骤S104a,在接收端,以某一噪声功率为基准,计算不同噪声功率的差值。在此,选择最低的噪声功率N1为基准,计算差值N2-N1、N3-N1…NN-N1。根据信道增益h,各参考信号的发射功率P1、P2…PN以及噪声功率差值,计算出第一噪声系数。例如,根据RS2的信号求出的第一噪声系数为:
根据RS3的信号求出的第一噪声系数为:
S105和S106的处理相同,获取平均CQI并上报至TX。
通过该变形例,不发送功率为0的参考信号也能适当地获取CQI,从而方便地调整为能够降低性能损失的MCS。
如图3所示,本发明的实施例还提供一种光通信的接收设备。图4是该接收设备的处理的流程图。
本发明的接收设备1包括参考信号接收模块10、噪声功率测量模块20、信道增益获取模块30、第一噪声系数计算模块40以及CQI获取模块50。
参考信号接收模块10接收功率为0的参考信号RS0,功率为P1的参考信号RS1…功率为PN的参考信号RSN(步骤S201)。
信道增益获取模块30获取信道增益(步骤S202)。
噪声功率测量模块20在接收端测量噪声功率,根据RS0获得接收噪声功率N0,根据RS1获得接收噪声功率N1,根据RS2获得接收噪声功率N2…根据RSN获得接收噪声功率NN(步骤S203)。
第一噪声系数计算模块40计算不同的参考信号对应的第一噪声功率,例如,RS1的信号对应的第一噪声功率为N1-N0。根据信道增益h,各参考信号的发射功率P1、P2…PN以及各参考信号对应的第一噪声功率,计算出第一噪声系数,计算方法参照上述的CQI获取方法中的计算式(步骤S204)。
CQI获取模块50根据预先存储的对应关系表,基于第一噪声参数来获取CQI,并进行平均(步骤S205)。
通过本实施例,也能实现如下的效果,即,可以测得可见光噪声中的独立噪声部分和非独立噪声部分,更恰当的获取CQI,为后续的MCS调整提供帮助。
另外,上述实施例的接收设备采用了包含功率为0的参考信号的方法,自然也可以采用不包括功率为0的参考信号的方法。
以上实施例以可见光通信系统为例进行了说明,但除可见光场景外,上述的CQI获取方法及装置可以应用在具有相同信道特性下的所有场景,包括但不限于非可见光通信、红外通信、紫外通信和太赫兹通信。也能够得到与可见光通信系统相同的效果,处理流程相同,因此在此不予赘述。
需要注意的是,在上述实施例中,在接收端一侧进行CQI的获取,但也可以将第一噪声系数发送至发送端,在发送端一侧进行CQI的获取。
本申请实施例还提供一种可读存储介质,所述可读存储介质上存储有程序或指令,该程序或指令被处理器执行时实现上述图1或图2所示方法实施例的各个过程,且能达到相同的技术效果,为避免重复,这里不再赘述。
其中,所述处理器为上述实施例中所述的终端中的处理器。所述可读存储介质,包括计算机可读存储介质,如计算机只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、磁碟或者光盘等。
结合本申请公开内容所描述的方法或者算法的步骤可以硬件的方式来实现,也可以由在处理器执行软件指令的方式来实现。软件指令可以由相应的软件模块组成,软件模块可以被存放于RAM、闪存、ROM、EPROM、EEPROM、寄存器、硬盘、移动硬盘、只读光盘或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质耦合至处理器,从而使处理器能够从该存储介质读取信息,且可向该存储介质写入信息。当然,存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以携带在ASIC中。另外,该ASIC可以携带在核心网接口设备中。当然,处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于核心网接口设备中。
本领域技术人员应该可以意识到,在上述一个或多个示例中,本申请所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时,可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质,其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
以上所述的具体实施方式,对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本申请的具体实施方式而已,并不用于限定本申请的保护范围,凡在本申请的技术方案的基础之上,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包括在本申请的保护范围之内。
本领域内的技术人员应明白,本申请实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请实施例是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然,本领域的技术人员可以对本申请实施例进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请实施例的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (12)
1.一种光通信的CQI获取方法,其特征在于,包括:
接收通过光通信的信道发送的多个参考信号,每个参考信号的发送功率不同;
获取信道增益;
根据接收到的多个所述参考信号,测量与各参考信号相对应的多个噪声功率;
根据所述参考信号的发射功率、所述信道增益以及测量出的所述噪声功率,计算出与非独立噪声有关的第一噪声系数;以及
利用预先存储的所述第一噪声系数与CQI的对应关系,获取与每个参考信号对应的CQI,进行平均而获得平均CQI作为所述信道的CQI。
2.根据权利要求1所述的CQI获取方法,其特征在于,
所述多个参考信号中包括发射功率为0的第一参考信号和发射功率不为0的第二参考信号,
所述根据所述参考信号的发射功率、所述信道增益以及测量出的所述噪声功率,计算出与非独立噪声有关的第一噪声系数,包括:
利用所述第二参考信号的噪声功率与所述第一参考信号的噪声功率的差值、所述第一参考信号的发射功率以及所述信道增益,计算出与各第二参考信号对应的所述第一噪声系数。
3.根据权利要求1所述的CQI获取方法,其特征在于,
所述多个参考信号中不包括发射功率为0的参考信号,
所述根据所述参考信号的发射功率、所述信道增益以及测量出的所述噪声功率,计算出与非独立噪声有关的第一噪声系数,包括:
利用不同的参考信号的噪声功率之间的差值、该不同的参考信号的发射功率的差值、以及所述信道增益,计算出所述第一噪声系数。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的CQI获取方法,其特征在于,
所述多个参考信号的时域位置相同、频域位置不同。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的CQI获取方法,其特征在于,
所述多个参考信号的频域位置相同、时域位置不同。
6.一种光通信的接收设备,其特征在于,包括:
参考信号接收模块,用于接收通过光通信的信道发送的多个参考信号,每个参考信号的发送功率不同;
信道增益获取模块,用于获取信道增益;
噪声功率测量模块,用于根据接收到的多个所述参考信号,测量与各参考信号相对应的多个噪声功率;
第一噪声系数计算模块,用于根据所述参考信号的发射功率、所述信道增益以及测量出的所述噪声功率,计算出与非独立噪声有关的第一噪声系数;以及
CQI获取模块,用于利用预先存储的所述第一噪声系数与CQI的对应关系,获取与每个参考信号对应的CQI,进行平均而获得平均CQI作为所述信道的CQI。
7.根据权利要求6所述的接收设备,其特征在于,
所述多个参考信号中包括发射功率为0的第一参考信号和发射功率不为0的第二参考信号,
所述第一噪声系数计算模块利用所述第二参考信号的噪声功率与所述第一参考信号的噪声功率的差值、所述第一参考信号的发射功率以及所述信道增益,计算出与各第二参考信号对应的所述第一噪声系数。
8.根据权利要求6所述的接收设备,其特征在于,
所述多个参考信号中不包括发射功率为0的参考信号,
所述第一噪声系数计算模块利用不同的参考信号的噪声功率之间的差值、该不同的参考信号的发射功率的差值、以及所述信道增益,计算出所述第一噪声系数。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的接收设备,其特征在于,
所述多个参考信号的时域位置相同、频域位置不同。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的接收设备,其特征在于,
所述多个参考信号的频域位置相同、时域位置不同。
11.一种光通信系统,其特征在于,包括:
如权利要求6至10任一项所述的接收设备;以及
发送设备,其向所述接收设备发送多个参考信号,
所述接收设备在得到信道的CQI后上传至所述发送设备,所述发送设备根据所述CQI进行调制编码策略的调整。
12.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的方法的步骤。
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2021
- 2021-12-27 CN CN202111617480.2A patent/CN116366145A/zh active Pending
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