基于抗非线性SVM的几何整形可见光通信系统

迟 楠，牛文清，贾俊连，哈依那尔

复旦大学电磁波信息科学教育部重点实验室，上海200433

近年来，随着互联网时代多样化应用与终端用户数量的爆炸式增长，前所未有的数据量传输的需求成为通信系统性能提升面临的巨大挑战. 面对无线频谱资源日益紧张的现状，研究者们开始将目光聚焦于一种拓宽频谱资源的新兴通信方式——可见光通信（visible light communication, VLC)技术. 可见光通信将发光二极管（light emitting diode, LED）作为发射光源，在380～790 nm 的可见光波段传输，凭借其传输容量大、安全性高、绿色节能、抗电磁干扰等优点在未来移动通信室内接入和水下无线通信等方面显示出巨大潜力[1-3].

为了逼近可见光通信系统容量极限，通过重新设计高阶QAM 发射信号的星座点分布以最大化最小欧氏距离的几何整形（geometrically shaping, GS）技术得到了广泛研究[4-5]. 然而，由于可见光信道的特殊性，可见光通信系统的性能受到了线性和非线性效应的影响，尤其在复杂信道和高发射功率的情况下，非线性效应将成为限制系统性能的主要因素[6]，它会使信号产生严重的失真现象. 对于QAM 信号来说，表现为星座点的移位和变形. 在这种情况下，传统的基于欧氏距离的星座点分类判决方法的误码率会大大增加，以致严重恶化系统性能.

支持向量机（support vector machine, SVM）作为一种经典的有监督的机器学习算法，在非线性条件下可以根据少量的训练数据学习接收信号星座点的分布特性，并相应调整分类判决边界，从而降低误判率. 文献[7]将SVM 用……