一种基于LSTM的可见光通信系统非线性抑制方法与流程

技术特征：
1.一种基于lstm的可见光通信系统非线性抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、针对可见光通信系统，测量可见光发射系统，获得信号发射机的输入
‑
输出响应曲线；在输入
‑
输出响应曲线中，将发光二极管开启电压处的点与最大输出电压处的点之间的连线作为理想的线性放大响应特性曲线；利用上述理想的线性放大响应曲线，由输入信号x得到理想的输出信号y，如式(4)所示，y＝α
·
(x
‑
v
on
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)其中，v
on
是发光二极管的开启电压，输入信号x是经过调制的基带信号；α为理想的线性放大响应曲线的斜率，如式(3)所示，其中，为输入信号范围的最大电压值，为输入信号范围的最小电压值，为输出信号范围的最大电压值，为输出信号范围的最小电压值；s2、当可见光通信系统中的记忆效应为l个符号持续期时，选择l个lstm网络单元构成lstm预失真网络；s3、通过计算机仿真的方式生成随机的输入信号{x1,x2,...,x
n
}，利用式(4)得到输入信号所对应的理想线性输出信号{y1,y2,...,y
n
}；从输入信号{x1,x2,...,x
n
}中截取连续的l长的输入信号x
i
＝{x
i
‑
l 1
,...,x
i
‑1,x
i
}构成输入信号样本，将相对应的输入信号和理想线性输出信号构成一对训练样本(x
i
,y
i
)；共生成m对训练样本，i＝1,2,...,m；将输入信号样本x
i
依次送入lstm预失真网络，依次得到网络的输出将网络输出与理想线性输出信号y
i
之间的均方误差作为损失函数，对lstm预失真网络的参数进行训练；不断更新lstm预失真网络的参数，使lstm预失真网络的输出更加趋近于理想输出；经过多次的迭代，当损失函数值小于一个预设值时，则完成对lstm预失真网络的参数的训练，获得训练好的lstm预失真网络；s4、通过将训练好的lstm预失真网络与可见光通信系统中带记忆效应和非线性效应的模块进行级联，组成线性增益系统，实现对可见光通信系统中非线性的抑制；所述lstm预失真网络位于可见光通信系统中带记忆效应和非线性效应的模块之前。2.如权利要求1所述的基于lstm的可见光通信系统非线性抑制方法，其特征在于：可见光通信系统中带记忆效应和非线性效应的模块包括：发光二极管和功率放大器。3.如权利要求1所述的基于lstm的可见光通信系统非线性抑制方法，其特征在于：所述可见光通信系统包括：可见光发射系统和接收器；所述可见光发射系统包括：信号发射机；所述信号发射机包括：发光二极管；所述发光二极管通过闪烁的光信号发送信息；
所述接收器包括：光电二极管；发送的光信号在接收终端通过光电二极管转化为电信号。4.如权利要求3所述的基于lstm的可见光通信系统非线性抑制方法，其特征在于：所述光信号包括：直流成分和交流成分；所述直流成分决定发光二极管的光照范围；所述交流成分决定发光二极管的通信范围。5.如权利要求4所述的基于lstm的可见光通信系统非线性抑制方法，其特征在于：需要传送的数字信号依次经过qam映射、hermitian对称、逆傅里叶变换和并串转换，获得信号t(n)；对信号t(n)添加直流偏置，获得信号t
dc
(n)；再将信号t
dc
(n)发送至训练好的lstm预失真网络，输出信号x(n)，输出信号x(n)经过功率放大器和发光二极管后，输出光信号y(n)；在输出信号x(n)经过功率放大器和发光二极管时，抑制功率放大器的非线性效应和发光二极管的非线性效应；光电二极管接收光信号y(n)，经过去直流处理，输出信号t
′
(n)；信号t
′
(n)依次经过串并转换、傅里叶变换、逆hermitian对称和qam解映射，获得需要传送的数字信号。6.如权利要求1所述的基于lstm的可见光通信系统非线性抑制方法，其特征在于：所述lstm预失真网络使用sigmoid函数作为激活函数。7.如权利要求1或6所述的基于lstm的可见光通信系统非线性抑制方法，其特征在于：所述lstm预失真网络采用1层隐藏层。8.如权利要求1所述的基于lstm的可见光通信系统非线性抑制方法，其特征在于：在所述步骤s4中，经过调制的基带信号x作为训练好的lstm预失真网络的输入信号；每个时刻，相邻的l个基带信号输入训练好的lstm预失真网络。9.如权利要求8所述的基于lstm的可见光通信系统非线性抑制方法，其特征在于：假设在第i时刻的输入训练好的lstm预失真网络信号为x
i
＝{x
i
‑
l 1
,...,x
i
‑1,x
i
}，则将l个信号分别输入到l个lstm网络单元的输入端；每个时刻，lstm预失真网络输出一个信号y
i
。

技术总结
本发明属于可见光通信技术领域，涉及一种基于LSTM的可见光通信系统非线性抑制方法，包括：获得信号发射机的输入


技术研发人员：刘铭 徐宇轩 任佳鑫 张天壮 程慈航 王鑫 张军霞 韩晓艺
受保护的技术使用者：北京交通大学
技术研发日：2021.08.09
技术公布日：2021/12/13