CN116827436B - 一种针对接收端设备随机朝向下的csk星座符号设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种针对接收端设备随机朝向下的CSK星座符号设计方法，包括以下步骤：确定系统参数、获取接收端设备使用场景、建立与使用场景相关的CSK星座符号优化设计、构建CSK参数地图、多色VLC系统从参数地图中获取CSK星座符号集。其中使用场景包括接收端设备朝向缓慢变化和快速变化两种情况。对于缓慢变化情况，考虑对不同光入射角分别生成最优CSK星座符号集；对于快速变化情况，将光入射角视为随机变量，考虑以平均错误概率上界为优化目标，对不同接收端设备位置和方位角分别生成最优CSK星座符号集。本发明可以有效提高多色VLC系统的误码率性能，减小接收端设备随机朝向对多色VLC系统的影响。
Description
技术领域
本发明涉及多色可见光通信领域，具体涉及一种针对接收端设备随机朝向下的CSK星座符号设计方法。
背景技术
多色可见光通信（Visible Light Communication, VLC）通过使用多个不同颜色的发光二极管（Light-Emitting Diode，LED）来进行照明和通信。对于照明方面，多色LED光源具备可调光谱特性和便携的调光方式，从而为人们对高品质光源和多样化需求提供了无限可能；对于通信方面，多色VLC通过增加信道数量，以实现更高速率的数据传输。此外，VLC系统也可以对接收端设备的位姿进行估计。
在多色VLC系统中，接收端设备需配置与发送端设备LED数量相同的光电二极管（Photodiode，PD）来接收光信号，并且每个PD前需要配置与LED波段对应的滤光片来减弱其他颜色干扰，进而分离出不同颜色的光信号。色移键控（color-shift-keying，CSK）是多色VLC中特有的调制方式，其原理是在保证照明约束的前提下，通过改变不同颜色LED的光强，以实现数字调制目的。接收端设备通过检测各颜色信号强度，从而对CSK信号进行解调，并恢复出原始信息。
通常，对于CSK的研究多停留于接收端设备位置固定，即光入射角不变的场景。然而，考虑到用户位置移动和接收平面朝向随机变化，光入射角也会随机发生变化。基于薄膜光学理论，当光入射角不为0度时，滤光片的通带会发生偏移。因此当接收端设备光入射角随机变化时，各PD接收到的光信号强度不再等比例变化，从而多色VLC的信道矩阵结构会随机变化，因此传统基于固定光入射角的CSK星座符号集不再适用。因此，在设计CSK调制星座符号集时，考虑光入射角随机变化带来的影响更加符合实际场景，并且将对多色VLC的实际应用具有十分重要的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种针对接收端设备随机朝向下的CSK星座符号设计方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
一种针对接收端设备随机朝向下的CSK星座符号设计方法，包括以下步骤：
S1、确定系统参数；具体的系统参数包括多色VLC系统的颜色数量N、各个单色LED光谱分布、各个滤光片在光入射角为0°时的中心波长/>及通带增益函数/>，其中/>表示波长；
S2、获取接收端设备使用场景；具体的场景包括接收端设备朝向缓慢变化和快速变化两种情况；
S3、建立与接收端设备使用场景相关的CSK星座符号优化设计；对于接收端设备朝向缓慢变化情况，进行与光入射角相关的CSK星座符号优化设计；对于接收端设备朝向快速变化情况，将光入射角/>视为随机变量，以平均错误概率上界为优化目标，进行与接收端设备位置和方位角相关的CSK星座符号优化设计；
S4、构建CSK参数地图；对于接收端设备朝向缓慢变化情况，对所有光入射角分别生成最优CSK星座符号集，并进行存储；对于接收端设备朝向快速变化情况，对所有接收端设备位置和方位角分别生成最优CSK星座符号集，并进行存储；
S5、多色VLC系统基于光入射角或接收端设备位置和方位角，从CSK参数地图中获取CSK星座符号集。多色VLC系统基于光入射角/>或接收端设备位置和方位角，从CSK参数地图中选用合适的CSK星座符号集来配置发送端设备和接收端设备，以减小多色VLC系统在线计算复杂度。
作为本发明的进一步限定，所述步骤S1的系统参数为多色VLC系统固有的特性，在CSK星座符号设计过程中为已知量。
作为本发明的进一步限定，所述步骤S2的接收端设备使用场景考虑接收端设备朝向变化的快慢，根据实际情况设置阈值，若接收端设备朝向变化的相干时间/>，则为慢，反之则为快。
作为本发明的进一步限定，所述步骤S3的进行与光入射角相关的CSK星座符号优化设计，具体方法为：对于任一光入射角/>，将/>维多色VLC系统的信道矩阵表示为/>，其中/>为信道矩阵各元素等比例变化项；/>维矩阵/>由光入射角/>决定，其中第j行第i列个元素为/>；为第j个滤光片在光入射角/>下的通带增益函数；/>为第j个光电探测器的响应函数，以及/>为第i个LED的归一化光谱功率分布函数，考虑最大化CSK星座符号间的最小欧式距离，优化目标为：
(1)
其中，和/>分别是第m个和第n个N维CSK星座符号，/>且M是调制阶数，/>为/>维发送功率矩阵，将所有的CSK星座符号堆到一个MN维向量中，如，CSK星座符号间的欧式距离约束为：
(2)
其中，；/>为与/>相关的/>维求CSK星座符号间的欧式距离的矩阵。
作为本发明的进一步限定，所述步骤S3中的进行与接收端设备位置和方位角相关的CSK星座符号优化设计，具体方法为：将光入射角视为随机变量，其概率密度函数由接收端设备位置和方位角决定；考虑最小化平均错误概率，其中，/>表示在给定/>时的错误概率，将/>转换为如下上界：
(3)
其中，，/>为噪声方差，对公式（3）右侧的积分项离散化，得到优化目标如下：
(4)
此外，CSK星座符号间的欧式距离约束为：
(5)
其中，为与/>相关的/>维求CSK星座符号间的欧式距离的矩阵。
作为本发明的进一步限定，所述步骤S3的两种CSK星座符号优化设计，其还需要考虑四边形色度约束、显色性指数（Color Rendering Index, CRI）约束和亮度约束，对于四边形色度约束，生成的CSK星座符号集的平均色度与目标色度需在相同的四边形区域内，平均色度由下式给出：
(6)
其中，表示克罗内克积运算符号；/>为/>维单位阵的第/>列；/>为/>维单位阵；/>维向量/>为光通量向量；/>维向量/>和/>维向量/>均由光源色度决定，四边形区域ABCD的顶点坐标由目标色度决定，定义/>、/>、/>和/>分别为直线AB、BC、CD和AD的斜率，/>、/>、/>和/>分别为直线AB、BC、CD和AD的截距，得到如下四边形色度约束：
(7)
对于CRI约束，生成的CSK星座符号集的CRI值需大于目标CRI值/>。此外，CSK星座符号集需满足/>的亮度约束，其中/>维向量/>的每个元素均为1，其中/>为目标亮度；
进行与光入射角相关的CSK星座符号优化设计，所生成的最优CSK星座符号集向量/>由如下表征：
1）以最大化为优化目标；
2）CSK星座符号集向量需满足公式（2）、（6）和（7）所述的约束，此外CSK星座符号集向量/>还需满足显色性指数约束/>、亮度约束/>以及/>。
进行与接收端设备位置和方位角相关的CSK星座符号优化设计，所生成的最优CSK星座符号集向量由如下表征：
3）以最大化为优化目标；
4）CSK星座符号集向量需满足公式（5）-（7）所述的约束，此外CSK星座符号集向量/>还需满足显色性指数约束/>、亮度约束/>以及/>。
作为本发明的进一步限定，所述步骤S4中的CSK参数地图具体为多色VLC系统在离线情况下，对每个光入射角或接收端设备位置和方位角下分别生成CSK星座符号集，建立CSK星座符号集与光入射角/>或接收端设备位置和方位角之间的联系，并进行存储以用于在线查找。
作为本发明的进一步限定，所述步骤S5中的光入射角或接收端设备位置和方位角由接收端设备配备的感知模块获得，或由通感一体化系统的通信模块直接获得。
基于上述技术方案可知，本发明相对于现有技术，具有如下有益效果：
1.本发明结合光入射角随机变化和滤光片通带频移情况，能够更加全面考虑多色VLC系统的信道特性；
2.本发明考虑光入射角随机变化对CSK星座符号的影响，所生成的CSK星座符号集能够较大程度上降低光入射角变化时多色VLC系统的错误概率；
3.本发明较为全面地考虑CSK星座符号优化设计的照明约束，使得多色VLC系统在使用生成的CSK星座符号集时，光源更加符合固态照明规范的要求；
4.本发明考虑离线生成CSK参数地图，并基于光入射角或接收端设备位置和方位角来使多色VLC系统选用合适的CSK星座符号集，无需在线计算CSK优化设计，故可以极大减少在线计算的复杂度。
附图说明
图1是本发明的多色VLC系统框图；
图2是本发明的实验测量和拟合的LED光谱分布函数；
图3是本发明的滤光片通带频移示意图；
图4是本发明的接收端设备随机朝向下链路几何模型；
图5是本发明的0°和30°光入射角时，所设计的光入射角相关的CSK星座符号集与IEEE标准802.15.7中给出的CSK星座符号集的误码率对比；
图6是本发明中光入射角时，所设计的光入射角/>相关的CSK星座符号在色度域上的位置；
图7是本发明的接收端设备位置为(0,0,0)和(1,0,0)，接收端设备方位角为180°时，所设计的接收端设备位置和方位角相关的CSK星座符号集与IEEE标准 802.15.7中给出的CSK星座符号集的平均误码率对比；
图8是本发明的使用CSK参数地图的流程图；
图9是本发明的使用光入射角相关的CSK参数地图时的误码率性能；
图10是本发明的使用接收端设备位置和方位角相关的CSK参数地图时的平均误码率性能。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
本发明提出了一种针对接收端设备随机朝向下的CSK星座符号设计方法，包括以下步骤：
S1、确定系统参数；具体的系统参数包括多色VLC系统的颜色数量N、各个单色LED光谱分布、各个滤光片在光入射角为0°时的中心波长/>及通带增益函数/>，其中/>表示波长；
S2、获取接收端设备使用场景；具体的场景包括接收端设备朝向缓慢变化和快速变化两种情况；
S3、建立与接收端设备使用场景相关的CSK星座符号优化设计；对于接收端设备朝向缓慢变化情况，进行与光入射角相关的CSK星座符号优化设计；对于接收端设备朝向快速变化情况，将光入射角/>视为随机变量，以平均错误概率上界为优化目标，进行与接收端设备位置和方位角相关的CSK星座符号优化设计；
S4、构建CSK参数地图；对于接收端设备朝向缓慢变化情况，对所有光入射角分别生成最优CSK星座符号集，并进行存储；对于接收端设备朝向快速变化情况，对所有接收端设备位置和方位角分别生成最优CSK星座符号集，并进行存储；
S5、多色VLC系统基于光入射角或接收端设备和方位角，从CSK参数地图中获取CSK星座符号集；多色VLC系统基于光入射角/>或接收端设备位置和方位角，从CSK参数地图中选用合适的CSK星座符号集来配置发送端设备和接收端设备，以减小多色VLC系统在线计算复杂度。
所述步骤S1的系统参数为多色VLC系统固有的特性，在CSK星座符号设计过程中为已知量。
所述步骤S2的接收端设备使用场景考虑接收端设备朝向变化的快慢，根据实际情况设置阈值，若接收端设备朝向变化的相干时间/>，则为慢，反之则为快。
所述步骤S3的进行与光入射角相关的CSK星座符号优化设计，具体方法为：对于任一光入射角/>，将/>维多色VLC系统的信道矩阵表示为/>，其中/>为信道矩阵各元素等比例变化项；/>维矩阵/>由光入射角/>决定，其中第j行第i列个元素为/>；/>为第j个滤光片在光入射角下的通带增益函数；/>为第j个光电探测器的响应函数，以及/>为第i个LED的归一化光谱功率分布函数，考虑最大化CSK星座符号间的最小欧式距离，优化目标为：
(1)
其中，和/>分别是第m个和第n个N维CSK星座符号，/>且M是调制阶数，/>为/>维发送功率矩阵，将所有的CSK星座符号堆到一个MN维向量中，如，CSK星座符号间的欧式距离约束为：
(2)
其中，；/>为与/>相关的/>维求CSK星座符号间的欧式距离的矩阵。
所述步骤S3中的进行与接收端设备位置和方位角相关的CSK星座符号优化设计，具体方法为：将光入射角视为随机变量，其概率密度函数/>由接收端设备位置和方位角决定；考虑最小化平均错误概率/>，其中/>表示在给定时的错误概率，将/>转换为如下上界：
(3)
其中，，/>为噪声方差，对公式（3）右侧的积分项离散化，得到优化目标如下：
(4)
此外，CSK星座符号间的欧式距离约束为：
(5)
其中，为与/>相关的/>维求CSK星座符号间的欧式距离的矩阵。
所述步骤S3的两种CSK星座符号优化设计，其还需要考虑四边形色度约束、显色性指数约束和亮度约束，对于四边形色度约束，生成的CSK星座符号集的平均色度与目标色度需在相同的四边形区域内，平均色度由下式给出：
(6)
其中，表示克罗内克积运算符号；/>为/>维单位阵的第/>列；/>为/>维单位阵；/>维向量/>为光通量向量；/>维向量/>和/>维向量/>均由光源色度决定，四边形区域ABCD的顶点坐标由目标色度决定，定义/>、/>、/>和/>分别为直线AB、BC、CD和AD的斜率，/>、/>、/>和/>分别为直线AB、BC、CD和AD的截距，得到如下四边形色度约束：
(7)
对于显色性指数约束，生成的CSK星座符号集的显色性指数值需大于目标显色性指数值/>，此外，CSK星座符号集需满足/>的亮度约束，其中/>维向量/>的每个元素均为1，/>为目标亮度；
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1）以最大化为优化目标；
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进行与接收端设备位置和方位角相关的CSK星座符号优化设计，所生成的最优CSK星座符号集向量由如下表征：
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2）CSK星座符号集向量需满足公式（5）-（7）所述的约束，此外CSK星座符号集向量/>还需满足显色性指数约束/>、亮度约束/>以及/>。
所述步骤S4中的CSK参数地图具体为多色VLC系统在离线情况下，对每个光入射角或接收端设备位置和方位角下分别生成CSK星座符号集，建立CSK星座符号集与光入射角/>或接收端设备位置和方位角之间的联系，并进行存储以用于在线查找。
所述步骤S5中的光入射角或接收端设备位置和方位角由接收端设备配备的感知模块获得，或由通感一体化系统的通信模块直接获得。
本发明还给出了多色VLC系统架构，LED光谱分布函数，滤光片通带频移特性，接收端设备随机朝向特性。
图1示出了多色VLC系统，其中发送端由个单色LED共同承载一个CSK星座符号，每个CSK星座符号从CSK星座符号集/>中随机选取，其中，/>，/>表示求转置操作。当发送第/>个CSK星座符号时，第/>个LED的驱动电流为/>，其中/>和/>分别为交流增益和直流偏置。接收端设备由/>个PD组成，且每个PD前放置与LED波段对应的滤光片。接收端设备接收信号向量为：
(8)
其中，表示/>维接收向量；/>表示/>维多色VLC系统的信道矩阵；维矩阵/>，/>为求对角操作；/>维向量；/>表示/>维噪声向量，且噪声方差为/>。/>中第/>行第/>列元素/>表示第/>个PD接收到第/>个LED发送的光信号的信道响应，并由下式计算：
(9)
其中，，/>为PD接收面积；/>为LED与PD之间的距离；/>为半功率半角；/>为辐射角，/>为光入射角；/>表示第/>个滤光片在光入射角/>和波长/>处的增益；/>为第/>个PD在波长/>处的响应率；/>表示第个LED的归一化光谱功率分布函数。
上述LED光谱分布，可由下式高斯模型表示：
(10)
其中，为光谱功率分布归一化因子，即/>；/>和/>分别为LED光谱中心波长和光谱半峰宽度，可通过对LED实际测量得到。结合公式(10)给出的高斯模型，本实例使用对实验室LED实验测量和拟合的光谱分布函数，如图2所示。
滤光片中心波长和通带范围根据LED光谱分布进行选择，并得到在0°光入射角时的滤光片增益函数/>。如图3所示，对于给定光入射角/>，滤光片的中心波长变为，其中/>表示滤光片有效折射率。根据0°光入射角时的/>，可得到在光入射角/>条件下的滤光片增益函数/>，并进一步得到在光入射角/>条件下的多色VLC系统的信道矩阵。
接收端设备随机朝向下链路几何模型如图4所示，由于接收端设备的随机移动和旋转，将导致光入射角也发生随机变化，且随机变化的概率密度函数/>为：
(11)
其中，和/>；光入射角/>范围为/>；，/>，且考虑/>和；/>，/>，其中为LED位置坐标，/>为接收端设备方位角。该光入射角/>随机变化的概率密度函数/>由接收端设备位置/>和方位角/>决定。
本发明所设计CSK星座符号集与IEEE标准 802.15.7中CSK星座符号集的性能进行对比；该部分仿真考虑RGB三色LED，目标光源色温为6500开尔文，考虑7阶四边形色度约束，目标亮度800流明，目标CRI值。
图5给出了0°和30°入射角时，所设计的光入射角相关的CSK星座符号集(-Opt)与IEEE标准 802.15.7(-802)中给出的CSK星座符号集的误码率对比，横坐标SNR定义为。对于/>情况，可以看出在误码率为/>时，所设计的4-CSK、8-CSK和16-CSK相对于IEEE标准802.15.7中CSK星座符号集，分别有约为1.5dB、3dB和4dB的提升。这是因为所设计的CSK星座符号集是在强度域设计的，而IEEE标准802.15.7中CSK星座符号集是在色度域设计的。此外，对于/>情况，可以看出有相似的结果。
图6给出了情况下，所设计的光入射角/>相关的4-CSK和8-CSK星座符号在色度域上的位置，其中左图为4-CSK情况，右图为8-CSK情况。此外，图中还给出目标色度和CSK星座符号的平均色度值，可以看出平均色度与目标色度相近，所设计的CSK星座符号集满足光源色度要求。
图7给出了接收端设备位置为(0,0,0)和(1,0,0)，方位角/>为180°时，所设计的与接收端设备位置和方位角相关的CSK星座符号集(-Opt)与IEEE标准802.15.7(-802)中给出的CSK星座符号集的平均误码率对比，横坐标为噪声功率/>。可以看出，在平均误码率为/>时，所设计的CSK星座符号集大概有5dB性能提升，故该CSK设计方法在光入射角/>随机变化时有很明显的性能增益。
图8给出了建立和使用CSK参数地图的流程；在接收端设备随机朝向情况下，多色VLC系统可通过使用CSK参数地图，来选择合适的CSK星座符号集，避免高复杂性的实时优化过程。图8给出了建立和使用CSK参数地图的流程，分为离线处理和在线处理两部分。对于离线处理部分，多色VLC系统根据器件特性来获得LED光谱和滤光片通带等参数，并判断接收端设备朝向变化的快慢。若为缓慢变化，则多色VLC系统对每个光入射角分别计算滤光片通带频移特性和信道矩阵，进行CSK星座符号优化设计以生成各入射角/>下的最优CSK星座符号集，并建立与光入射角/>相关的CSK参数地图；若为快速变化，则多色VLC系统对每个接收端设备位置/>和方位角/>分别计算光入射角/>的概率密度函数，计算每个光入射角/>下滤光片通带频移特性和信道矩阵，进行CSK星座符号优化设计以生成各接收端设备位置/>和方位角/>下的最优CSK星座符号集，并建立与接收端设备位置/>和方位角/>相关的CSK参数地图。
对于在线处理部分，多色VLC系统判断接收端设备朝向变化的快慢。若为缓慢变化，则多色VLC系统基于光入射角，从与光入射角/>相关的CSK参数地图中选取合适的CSK星座符号集，并配置发送端设备和接收端设备以进行多色VLC数据传输；若为快速变化，则多色VLC系统基于接收端设备位置/>和方位角/>，从与接收端设备位置和方位角/>相关的CSK参数地图中选取合适的CSK星座符号集，并配置发送端设备和接收端设备以进行多色VLC数据传输。
图9给出了使用光入射角相关的CSK参数地图时的误码率性能，其中（opt）表示多色VLC系统使用最优CSK星座符号集；（5°）表示每隔5°进行对光入射角/>进行采样，并生成CSK星座符号集；（10°）表示每隔10°进行对光入射角/>进行采样，并生成CSK星座符号集。可以看出当光入射角/>采样间隔越小，性能越接近最优CSK星座符号集。当多色VLC系统性能损失容忍度较大时，可采用较大采样间隔的CSK参数地图，以降低多色VLC系统整体的复杂度。
图10给出了使用接收端设备位置和方位角相关的CSK参数地图时的平均误码率性能，其中（0.5,0.5,0.5）分别表示的采样间隔，其他曲线与该表示方法类似。同样可以看出，当降低各维度的采样间隔时，性能越接近最优CSK星座符号集。此外，相较于和/>，当/>的采样间隔下降时，多色VLC系统性能增益更加明显。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种针对接收端设备随机朝向下的CSK星座符号设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、确定系统参数；具体的系统参数包括多色VLC系统的颜色数量N、各个单色LED光谱分布、各个滤光片在光入射角为0°时的中心波长/>及通带增益函数/>，其中表示波长；
S2、获取接收端设备使用场景；具体的使用场景包括接收端设备朝向缓慢变化和快速变化两种情况；
S3、建立与接收端设备使用场景相关的CSK星座符号优化设计；对于接收端设备朝向缓慢变化情况，进行与光入射角相关的CSK星座符号优化设计；对于接收端设备朝向快速变化情况，将光入射角/>视为随机变量，以平均错误概率上界为优化目标，进行与接收端设备位置和方位角相关的CSK星座符号优化设计；
其中，所述步骤S3的进行与光入射角相关的CSK星座符号优化设计，具体方法为：对于任一光入射角/>，将/>维多色VLC系统的信道矩阵表示为/>，其中/>为信道矩阵各元素等比例变化项；/>维矩阵/>由光入射角/>决定，其中第j行第i列个元素为/>；/>为第j个滤光片在光入射角下的通带增益函数；/>为第j个光电探测器的响应函数，以及/>为第i个LED的归一化光谱功率分布函数，考虑最大化CSK星座符号间的最小欧式距离，优化目标为：
， (1)
其中，和/>分别是第m个和第n个N维CSK星座符号，/>且M是调制阶数，/>为/>维发送功率矩阵，将所有的CSK星座符号堆到一个MN维向量中，，CSK星座符号间的欧式距离约束为：
， (2)
其中，；/>为与/>相关的/>维求CSK星座符号间的欧式距离的矩阵；
其中，所述步骤S3中的进行与接收端设备位置和方位角相关的CSK星座符号优化设计，具体方法为：将光入射角视为随机变量，其概率密度函数/>由接收端设备位置和方位角决定；考虑最小化平均错误概率/>，其中/>表示在给定光入射角/>时的错误概率，将/>转换为如下上界：
(3)
其中，，/>为噪声方差，对公式（3）右侧的积分项离散化，得到优化目标如下：
(4)
此外，CSK星座符号间的欧式距离约束为：
， (5)
其中，为与/>相关的/>维求CSK星座符号间的欧式距离的矩阵；
S4、构建CSK参数地图；对于接收端设备朝向缓慢变化情况，对所有光入射角分别生成最优CSK星座符号集，并进行存储；对于接收端设备朝向快速变化情况，对所有接收端设备位置和方位角分别生成最优CSK星座符号集，并进行存储；
S5、多色VLC系统基于光入射角或接收端设备位置和方位角，从CSK参数地图中获取CSK星座符号集；多色VLC系统基于光入射角/>或接收端设备位置和方位角，从CSK参数地图中选用合适的CSK星座符号集来配置发送端设备和接收端设备，以减小多色VLC系统在线计算复杂度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤S1的系统参数为多色VLC系统固有的特性，在CSK星座符号设计过程中为已知量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤S2的接收端设备使用场景考虑接收端设备朝向变化的快慢，根据实际情况设置阈值，若接收端设备朝向变化的相干时间，则为慢，反之则为快。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤S3的两种CSK星座符号优化设计，其还需要考虑四边形色度约束、显色性指数约束和亮度约束，对于四边形色度约束，生成的CSK星座符号集的平均色度与目标色度需在相同的四边形区域内，平均色度由下式给出：
, (6)
其中，表示克罗内克积运算符号；/>为/>维单位阵的第/>列；/>为/>维单位阵；/>维向量/>为光通量向量；/>维向量/>和/>维向量/>均由光源色度决定，四边形区域ABCD的顶点坐标由目标色度决定，定义/>、/>、/>和/>分别为直线AB、BC、CD和AD的斜率，/>、/>、/>和/>分别为直线AB、BC、CD和AD的截距，得到如下四边形色度约束：
(7)
对于显色性指数约束，生成的CSK星座符号集的显色性指数值需大于目标显色性指数值/>，此外，CSK星座符号集需满足/>的亮度约束，其中/>维向量/>的每个元素均为1，/>为目标亮度；
进行与光入射角相关的CSK星座符号优化设计，所生成的最优CSK星座符号集向量/>由如下表征：
1）以最大化为优化目标；
2）CSK星座符号集向量需满足公式（2）、（6）和（7）所述的约束，此外CSK星座符号集向量/>还需满足显色性指数约束/>、亮度约束/>以及/>；
进行与接收端设备位置和方位角相关的CSK星座符号优化设计，所生成的最优CSK星座符号集向量由如下表征：
1）以最大化为优化目标；
2）CSK星座符号集向量需满足公式（5）-（7）所述的约束，此外CSK星座符号集向量/>还需满足显色性指数约束/>、亮度约束/>以及/>。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤S4中的CSK参数地图具体为多色VLC系统在离线情况下，对每个光入射角或接收端设备位置和方位角下分别生成CSK星座符号集，建立CSK星座符号集与光入射角/>或接收端设备位置和方位角之间的联系，并进行存储以用于在线查找。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤S5中的光入射角或接收端设备位置和方位角由接收端设备配备的感知模块获得，或由通感一体化系统的通信模块直接获得。
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