[发明专利]基于Hadamard矩阵扩增的VLC系统OOFDM调制方法

说明书

本发明提供的方法利用Hadamard矩阵扩增保持矩阵正交性的特性，通过对CI扩频码进行Hadamard矩阵扩增构成HICI码，使HICI码码元间隔与CI扩频码保持一致。与传统的CI扩频码相比，HICI码不会随着子载波数目的增加而使得码元间隔减小，同时具备了降低基于OOFDM的VLC系统信号PAPR的能力和对抗PSN的能力。由理论分析和仿真结果可知，本发明提供的基于Hadamard矩阵扩增的VLC系统OOFDM调制方法所提出的HICI码，提升了原来的CI扩频码对抗PSN的能力，同时具备减小OOFDM通信系统PAPR的能力。

技术领域

本发明涉及可见光通信技术领域，更具体地，涉及一种基于Hadamard矩阵扩增的VLC系统OOFDM调制方法。

背景技术

随着技术的发展，采用发光二极管(Light-emitting Diode，LED)的照明系统得到了广泛应用，基于LED灯的可见光通信(Visible Light Communication，VLC)技术受到了各国研究者的关注，逐步成为传统无线通信系统的一个重要补充[1]。基于LED灯的VLC技术主要基于强度调制(Intensity Modulation，IM)和直接检测(Direct Detection，DD)技术，它利用人眼可忽略的强弱快速变化的光强进行信息的传输。由于LED的光子发射具有一定的随机特性，大功率的基于LED的VLC系统会在接收端产生比较明显的光电探测器散粒噪声(Photodetector Shot Noise，PSN)，影响通信的可靠性。

由于能够提供更高的传输速率，光正交频分复用(Optical OrthogonalFrequency Division Multiplexing，OOFDM)被广泛应用在VLC系统当中。由于OOFDM是由无线电通信系统中正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OOFDM)根据光信道特性演变而来的，OOFDM具有跟OFDM一样的信号峰均功率比(Peak to AveragePower Ratio，PAPR)较高的缺点。为了降低基于OOFDM的VLC系统中信号的PAPR，已有文献[2]提出将比系统子载波(Subcarrier)数目N更低的L点离散哈特莱变换(DiscreteHartley Transform，DHT)扩频应用在发射端和接收端。文献[2]中的系统结构如图1所示，该系统中应用了N点DHT将频域信号变换到时域，并采用了不对称截止光正交频分复用(Asymmetrically Clipping Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing，ACO-OFDM)作为VLC系统模型。

在发送端，数据经过串/并转换，在经过脉冲幅度调制(Pulse-AmplitudeModulation，PAM)映射后，进行L点的DHT。其中L点DHT过程可表示为公式(1)。

在公式(1)中，cas(.)＝cos(.)+sin(.)，n和k的范围是0到L-1的整数。在基于ACO-OFDM的系统中，只有一半的子载波能够用于传输数据，需要通过子载波映射将长度为L的X_L映射为长度为N的X_N。以N＝2L为例，子载波映射过程可表示为公式(2)。

X_N＝[0,X_L,0,0,X_L,1,...,0,X_L,L-1] (2)

在经过N点DHT变换后，可以得到时域上的信号x_N，DHT变换过程可表示为公式(3)。

然后，经过并/串转换、截0处理(负数全部归0)、添加循环前缀、数字模拟转换器以及低通滤波器，信号通过光强调制发送到光信道中。