[发明专利]基于子载波预留的可见光OFDM系统自适应低峰比方法有效

专利信息
申请号: 201910219853.7 申请日: 2019-03-21
公开(公告)号: CN109787685B 公开(公告)日: 2022-02-15
发明(设计)人: 张华;郑坤 申请(专利权)人: 东南大学
主分类号: H04B10/116 分类号: H04B10/116;H04L27/26
代理公司: 南京众联专利代理有限公司 32206 代理人: 许小莉
地址: 210096 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 基于 载波 预留 可见光 ofdm 系统 自适应 低峰 方法
【说明书】:

发明公开了一种基于子载波预留的可见光OFDM系统自适应低峰比方法。本发明的方法包括:(1)在发射端,信源产生的二进制比特信息流经过自适应正交幅度调制形成发射端的频域数据信号;(2)确定可见光通信系统中的预留子载波数和相应位置;(3)对OFDM子载波上的频域数据信号做共轭对称处理;(4)计算出预留子载波频域值;(5)将OFDM频域信号经过IFFT运算,加上循环前缀得到驱动LED的时域电信号;(6)对电信号进行直流偏置或削波,继而驱动LED发射光信号;(7)在接收端,光信号通过光电二极管转化为电信号;(8)得到的电信号变换到频域信号;(9)解调得到二进制信息流。本发明降低了系统对功放和LED灯线性度的要求,减少了非线性失真。

技术领域:

本发明涉及一种基于子载波预留的可见光OFDM系统自适应低峰比方法,属于可见光通信系统设计领域。

背景技术:

随着无线频谱资源稀缺问题严峻,可见光通信技术(VLC)应运而生并深受研究人员青睐。可见光通信技术是以可见光取代传统射频通信中的射频或微波频段的电磁波作为无线通信信号传递载体来进行信息传输的技术,它具有节能环保、频段不受限、电磁干扰小以及安全防窃听等优点。可见光通信使用发光二极管(LED)和光电二极管(PD)作为发射器和接收机,通常采用强度调制(IM)和直接检测(DD),其信道特性和正实信号约束使得射频通信中的总多技术不能运用在可见光通信中,因此这给可见光通信技术的发展带来了很大挑战,但是却有一定的研究参考价值。

可见光通信最初采用开关键控(OOK)技术和脉冲幅度调制(PAM)技术实现调制,为了达到更高的频谱效率和数据速率,正交频分复用(OFDM)和正交幅度调制(QAM)在可见光通信系统中被考虑,并取得一定效果。为了满足IM/DD调制要求,前端驱动电流必须为正实值,因此传统的OFDM技术必须针对性的改进才能被运用在VLC系统中。通常,可见光通信中普遍采用直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)技术和非对称限幅光正交频分复用(ACO-OFDM)技术。DCO-OFDM技术使得所有子载波满足共轭对称以使得时域信号为实值,再通过直流偏置使得发射信号为正值,这种方案相比于传统OFDM技术通过牺牲一半频谱效率以满足IM/DD要求。ACO-OFDM技术以共轭对称的形式仅在奇数子载波上放置数据符号,并削去时域信号的负值信息,只发送正值信号,该方案频谱效率仅为DCO-OFDM技术的一半但能节省发射功耗。

与射频通信中的OFDM系统类似,尽管OFDM有着许多优点,不过过高的信号峰均功率比(PAPR)的问题一直存在可见光通信中。PAPR偏高会对发射机功放的线性度提出较高要求。射频通信中,过高的PAPR会使得信号包络超过功率放大器线性区,产生非线性失真并造成性能劣化。同样,可见光通信中LED作为主要的非线性源,对于高PAPR信号非常敏感,不重视这一问题,会严重那个地VLC系统的整体性能。同时,DCO-OFDM系统中,高PAPR还会导致直流偏置增加,从而增大系统功耗。

射频OFDM通信系统中,众多相关技术方案被提出以解决OFDM中高PAPR问题,如削波(Clipping)、编码(Coding)、选择映射(SLM)、非线性扩展变换(NCT)、部分传输序列(PTS)、载波注入(TI)以及子载波预留(TR)等。子载波预留(TR)被认为是抑制峰均功率比十分有效的一种技术,该技术方案在发射端预留出一部分子载波,不用于传输数据而是用于优化信号峰均功率比。而且预留子载波上的降PAPR信号与数据符号相互正交,在接收端通过简单设计便能滤去。可见光通信系统的低通效应显示出在高频段有着非常低的信噪比,无法传输数据,这部分频段被用来分配给预留子载波来降低峰均比,因此子载波预留技术对于可见光通信系统峰均功率比抑制是一个合适的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于子载波预留的可见光OFDM系统自适应低峰比方法,采用自适应方式调整预留子载波比率,使得系统根据信噪比自适应地调整当前预留子载波数,以实时适应当前系统条件,提高系统鲁棒性。由于PAPR的明显改善,降低了系统对功放和LED灯线性度的要求,减少了非线性失真,同时也降低了发射端需要增加的直流偏置,减少了系统功耗。

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