0 引言

　　 现有的研究显示，可见光通信（VLC）系统的数据传输速率主要受到商用发光二极管（LED）调制带宽的限制。为了提升数据传输速率，利用多输入多输出（MIMO）技术实现多个数据流的同时传输是一种直接而有效的方法[1]。然而，由于VLC系统采用的是强度调制和直接探测方式，导致MIMO VLC信道之间的相关性较高[2]。当信道高度相关时，接收端难以分离多个数据流，从而无法获得复用增益。为了解决这一问题，研究者提出了一种结合叠加星座技术的MIMO VLC系统。这种技术通过识别叠加星座图来实现MIMO检测，因此不受信道相关性的影响。文献[3]首次提出了叠加星座的概念，通过2个LED分别发送4阶正交幅度调制（4QAM）和16QAM信号，并在接收端叠加形成64QAM信号。然而，由于不平衡的功率分配，LED产生的光信号质量受到影响，从而导致误码率（BER）性能下降。为了解决这一问题，文献[4]提出了一种基于2×2 MIMO VLC系统的翻转叠加星座方案。该方案保证了2个发射信号以等功率叠加，同时采用了格雷编码技术，提高了接收信噪比（SNR），使BER性能得到了进一步提升。为了补偿LED的非线性失真，文献[5]研究了结合概率整形（PS）技术的叠加星座方案。通过实验验证，该方案能有效补偿LED的非线性失真，提高系统对非线性效应的鲁棒性。然而，该方案中的PS信号是通过常量分布匹配器（CCDM）获得的，增加了系统的冗余比特量和计算复杂度[6-7]。文献[8]提出了一种基于非线性编码的叠加PS 36QAM星座方案。该方案采用非线性编码技术，将均匀分布的4阶脉冲幅度调制（PAM4）信号转换为具有概率整形特性的PAM6信号[9]。然而，由于采用PAM信号进行叠加，接收端的叠加星座中的相邻点容易发生交叠现象。

为此，本文提出一种基于非线性叠加PS 20QAM星座方案，该方案通过将等概率的4QAM信号和非线性编码的PS 5QAM信号以翻转叠加的方式在接收端合成PS 20QAM信号，从而提高系统的抗噪声能力和接收SNR。

4 结束语

　　在MIMO VLC系统中，本文提出了一种基于非线性编码的叠加PS 20QAM星座方案，并通过实验验证了其性能。与现有的非线性编码方案相比，该方案能够生成调制阶数更低的PS信号，增大了叠加星座的MED，从而提高了系统的性能。同时，与叠加16QAM、24QAM星座方案相比，由于PS对系统非线性有更好的鲁棒性，本文所提出的方案在LED出现非线性失真时展现了最佳的误码率性能。此外，实验结果也证明了本文所提方案的优越性，这为大功率LED应用场景下的VLC系统通信提供了有效的解决方案。