[发明专利]一种DCO-OFDM系统中最优直流偏置的确定方法

说明书

本发明公开了一种DCO‑OFDM系统中最优直流偏置的确定方法，属于可见光通信技术领域。本发明在AWGN信道条件下，对于DCO‑OFDM系统的对称双边裁剪情况，在给定光信噪比时，得到使性能最好的最优直流偏置满足的非线性方程，然后通过牛顿法等迭代解法得到该方程的数值解。与现有技术相比，本发明考虑了对LED的动态范围要求，提出了对称双边裁剪下自适应获得最优直流偏置方案。

技术领域

本发明涉及可见光通信技术领域，尤其涉及一种可见光DCO-OFDM通信系统中最优直流偏置的确定方法。

背景技术

可见光通信是一种通过光辐射传输负载信息的新兴技术，以其诸多的优点，成为近年来无线通信领域研究的热点之一，是未来无线接入方案中针对射频技术最有潜力的互补技术。OFDM是可见光通信高速传输的基本调制方法，其中DCO-OFDM方案出现时间早，研究较为成熟，所以在目前大部分的可见光实物系统的实现都是采用的该方案。DCO-OFDM需要加入直流偏置来降低裁剪噪声，但过大的直流偏置会因直流而浪费了过多的能量，降低了能量效率，因此需要寻找最优的直流偏置系数。

目前关于DCO-OFDM系统直流偏置确定方法的讨论主要在AWGN信道下进行讨论，因为：第一，AWGN信道简单，计算推导容易；第二AWGN信道也很重要，因为光信道的低通特性，我们可以选取平坦区，此时就是近似于AWGN信道了，或者也可以通过均衡和预均衡的方式将信道补平；第三，得到AWGN信道下的结果时，可以再由此基础推导频率选择性信道下的结果。

在DCO-OFDM早期的研究中，都是加入足够大的直流偏置以消除裁剪噪声。Vishwanath等人从信息论的角度论证了完全不削波DCO-OFDM系统的频谱效率会随着子载波数的增加而减小。Armstrong等人尝试加入较小的直流偏置并裁剪负值得到单极性信号。Dimitrov考虑了光功率限制下给定误比特率的信噪比最小化问题。Chen L在光功率限制和电功率限制下使用了黄金分割法求解，但不能保证是最优的。Zhang Mingxuan说明了该优化问题是一个非凸问题。Ling Xintong证明了单边裁剪时该问题是拟凸问题，并给出了该问题的闭式解。

但是上述方案在研究DCO-OFDM系统的最优直流偏置时，大多研究的是单边裁剪。但考虑到LED的非线性特性，单边裁剪时会对LED的动态范围要求比较大，因此双边裁剪的研究也很有必要。双边裁剪就是不但将负值部分裁剪掉，并且将过大的正值部分也裁剪掉，对称双边裁剪就是两端的裁剪是相对称的。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种DCO-OFDM系统中最优直流偏置的确定方法。

技术方案：本发明所述的一种DCO-OFDM系统中最优直流偏置的确定方法包括：

(1)对于给定的光信噪比γ_O进行归一化，得到归一化光信噪比γ_O,N，其中，

γ_O,N＝γ_O|H|²

式中，H表示信道的频率响应，对于AWGN信道为一个常数；

(2)根据归一化光信噪比γ_O,N建立对称双边裁剪时最优相对直流偏置系数μ满足的非线性方程其中，

(3)用牛顿迭代法求解f(μ)的根，具体步骤为：

a、设置迭代次数i＝0，μ₀＝0，根据需求设置容忍误差ε，ε>0；

b、计算d＝f(μ_i)/f′(μ_i)；

c、令μ_i+1＝μ_i-d；