广州市汇源通信建设监理有限公司510620
摘要：随着互联网+的发展，各种不同的行业领域均有效的将互联网、无线通信技术等联系到一起。无线光通信技术就是无线技术和光技术的有机结合，其中可见光无线通信是目前无线光通信技术领域中比较热门的技术，其结合了射频通信MIMO技术，有效的调整了系统运行的容量，同时鉴于射频MIMO通信技术的弊端，将空移键控技术作为基础，因此该项技术的发展具有多重技术的保障。因此，本文针对基于空移键控的室内可见光MIMO通信技术展开分析。
关键词：空移键控技术；可见光无线通信技术；MIMO通信技术；综合研究
引言：基于空移键控技的室内可见光MIMO通信技术是综合性很强的热点技术，不仅融合了传统的射频MIMO技术和空移键控技术，同时将现代通信技术和固态照明技术进行契合。该项技术的发展，使得现代通信技术的应用得到了最大程度的体现，因此分析基于空移键控的室内可见光MIMO通信技术具有重大意义。
1基于空移键控的室内可见光MIMO通信技术的概述
1.1室内可见光无线通信基本原理
无线通信与室内可见光之所以可以形成一定的联系，其重要原因得力于半固态照明器件白光LED具有适应无线通信信号接收和发送的特点。白光LED的优势主要体现在具有高速响应、快速调制以及较低功耗较长寿命等。随着国家对于环保节能的大力提倡，可见光通信技术的发展是必然趋势，其在实现节约能源和建立绿色通信的过程中发挥了重大作用[1]。
室内可见光无线通信系统的结构模型概述，如图1所示。
图1可见光无线通信系统模型
如图所示，一般意义上的室内可见光通信均是指以LED作为实现通信功能的照明光源，从而实现二者间的一体化控制和管理。其中数据传输，从将信息通过调制加载到一定的光载波上，然后通过自由空间将数据信息传输出去，数据信息的接收端通过一定的设备和处理技术使得光信号变成电信号，从而完成数据信息的传递。由图得，PD为光电检测设备，用于实现光信号到电信号的的转化过程。该模型的建立与传统的射频MIMO系统模型具有很高的相似性，其不同点在于发送和接受设备[2]。
可见光无线通信系统的LED光源作为系统中重要的组成，其在选择上要综合LED光源种类的不同特点进行分析，如表1所示，为RGB三基色LED灯和荧光粉激发LED的比较，其在选用过程中要结合业务需求的程度以及经济成本等综合要素。。
表1LED光源特性对比
技术特性荧光粉激发白光LEDRGB三基色白光LEDLED芯片数单科三颗光效率一般较高荧光材料需要荧光层不需要色稳定性一般好显色指数较低较高技术成本造价较低造价高调制带宽较窄较宽响应时间相应较慢快速响应可调光谱蓝光可调三基色分别可调
室内可见光通信技术所要表现出的效果落实在两个方面即既要实现通信的高速功能同时也要保证照明的实际用途。室内照明，一般的是将LED光源设置在天花板的位置上，所有考虑视距链路拓扑结构是必要的。由信号在发送和接受之间的方向性特点，得到以下两种拓扑模型图，如图2所示。
a直射-视距链路模型b非直射-视距链路模型
图2视距链路模型
如图2可以发现a式视距链路模型中需要一个精确的定准，与b相比其在功率的发射和利用效率上具有较大的优势，然而图2.b的优势在于其对链路的瞄准并没有严格要求，因此针对于移动终端的通信业务具有比较明显的优势。
室内可见光无线通信信道冲击响应构成了通信系统中影响传输效果的一个重要因素，其信道模型可以建成如图3所示的基带线性系统。
图3室内可见光无线通信系统的信道模型示意图
由于国家对室内照明功率具有严格的标准要求，因此信号光载波的平均发送功率要保证符合国家标准。如图所示，输出电流端，y（t）在通信中表达的含义是指信号的接受，其通过PD得到转化形成了一定的电流信号，其表达可以通过式1.1[3]。
1.1
式中：r—光电检测器的光电转换效率（A/W）
*—卷积
n(t)—接收端的噪声
h(t)—信道的冲击响应
2基于空间键控技术室内可见光MIMO无线通信系统
2.1室内可见光MIMO无线通信系统模型
鉴于无线通信在与室内可见光系统的联系过程中存在频谱效率和链路质量的问题，因此将空间键控技术与传统的射频MIMO通信系统的引入是十分必要的。如图4所示，室内可见光MIMO无线通信系统的模型具有一定的复杂性，同时在整体系统的输入输出处理中又存在明显的优势。
图4室内可见光MIMO无线通信系统模型示意图
图示模型的建立是以发送和接受天线个数为N作为基础，其中x1第一个发送天线发送的数据信号，则第i个发送天线发送的数据信号可以表示为x(i)，同理滴j个接受天线接收的数据用y(j)表示，则可以得到1.2中接收端收到的数据与发送端发送的数据信号之间的表达式。
1.2
式中：nj(t)—无线通信系统中的噪声
在室内可见光MIMO无线通信系统中还需要考虑一定的信道衰落系数，其具体值的大小可以通过式1.3计算得到，其重要分为两种情况，当时，其值为0。
1.3
式中：hji—第i个发送天线到第j个接收天线之间的信道衰落系数
m—朗伯辐射系数
A—光电探测器的光波探测面积
Dji—第i个白光LED和第j个光电探测器PD的间距
ji—第i个白光LED到第j个光电探测器的光线出射角度
ji—第i个白光LED到第j个光电探测器的光线入射角度
—光波滤波器的滤波增益
—光学透镜的聚光增益
2.2室内可见光MIMO无线通信的信道容量
在一般正常情况下，传输数据信息能到得到的最大速率被称为信道容量，其具有反应信道特征的重要意义，其计算公式如1.4[4]。
1.4
式中：—发送数据信号与矩阵x的概率密度函数
y—接收信号矩阵
I(x,y）—发送信号和接受信号间的平均互信息量
2.3基于空移键控技术的可见光MIMO无线通信系统模型
如图5所示，为基于空移键控技术的可见光MIMO无线通信系统模型，如图所示，通过引入射频通信技术的新型的空移键控技术可以增强系统抵抗信道间干扰的能力，弥补射频通信MIMO系统模型的不足。
图5基于空移键控技术的可见光MIMO无线通信系统模型
结论：综上所述，现代通信与照明技术的结合使得现代无线光通信得到发展，在此基础上不断的完善，从室内可见光通信技术到逐渐引入新的、成熟的技术元素即传统的射频MIMO通信技术和空移键控技术，使得现代通信与照明技术的结合，最大程度的满足了照明需求和通信发展。因此，该技术的演进对于时代的发展具有积极意义。
参考文献：
[1]王晓飞.空移键控调制在可见光通信系统中的应用研究[D].西南交通大学,2014.
[2]付红双.可见光通信中的空间调制技术研究[D].解放军信息工程大学,2014.
[3]喻晓.MIMO-VLC通信系统多径信道特性研究[D].华东理工大学,2014.
[4]洪阳.预编码多用户多进多出式室内可见光通信系统性能的研究[D].南京邮电大学,2014.