降低可見光Flip-OFDM通信系統(tǒng)LED非線性失真的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種降低可見光Flip-OFDM通信系統(tǒng)LED非線性失真的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法，其將經(jīng)過調(diào)制的子載波數(shù)據(jù)向量分割為若干個(gè)互不重疊的子序列，乘以相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)并擴(kuò)展為厄密共軛對(duì)稱序列后進(jìn)行IFFT變換，選擇使組合信號(hào)的負(fù)信號(hào)幅值最小的加權(quán)系數(shù)，將組合信號(hào)極性分解為Flip-OFDM正信號(hào)和翻轉(zhuǎn)負(fù)信號(hào)并限幅，將正信號(hào)的切頂信號(hào)作為補(bǔ)償信號(hào)承載在翻轉(zhuǎn)負(fù)信號(hào)對(duì)應(yīng)的零信號(hào)位，接收端通過補(bǔ)償信號(hào)恢復(fù)正信號(hào)。通過采用該方法，可有效抑制Flip-OFDM系統(tǒng)中的PAPR，降低LED非線性失真，從而大大提高了系統(tǒng)的可用性和可靠性。
【專利說明】降低可見光Fl i p-OFDM通信系統(tǒng)LED非線性失真的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種降低可見光FliP-OFDM通信系統(tǒng)LED非線性失真的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法。
【背景技術(shù)】
[0002]可見光通信(VLC)具有發(fā)射功率高、無電磁干擾、無頻譜認(rèn)證、節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效緩解無線電頻譜資源趨于枯竭的問題，近年來越來越受到人們的重視。鑒于正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)具有頻譜效率高、帶寬擴(kuò)展性強(qiáng)、抗多徑衰落、頻譜資源靈活分配等優(yōu)點(diǎn)，因此將OFDM技術(shù)應(yīng)用于VLC，能夠有效提升系統(tǒng)的傳輸速率。在VLC中，強(qiáng)度調(diào)制/直接檢測(cè)的光信號(hào)調(diào)制方式要求正交頻分復(fù)用(OFDM)信號(hào)必須為實(shí)信號(hào)，且滿足單極性。翻轉(zhuǎn)光OFDM (Flip-OFDM)通過將OFDM信號(hào)中的正信號(hào)和翻轉(zhuǎn)負(fù)信號(hào)分別發(fā)送來實(shí)現(xiàn)單極性，其具有功率利用率高、頻譜資源分配靈活等優(yōu)點(diǎn)，是VLC中具有廣闊應(yīng)用前景的單極性CFDM方案。
[0003]然而，在VLC系統(tǒng)中，LED的信號(hào)轉(zhuǎn)換特性呈現(xiàn)非線性，OFDM較高的峰均比(PAPR)對(duì)LED的準(zhǔn)線性動(dòng)態(tài)范圍有很高的要求，當(dāng)LED準(zhǔn)線性動(dòng)態(tài)范圍不能滿足OFDM信號(hào)的要求時(shí)，信號(hào)就會(huì)發(fā)生畸變，使疊加信號(hào)的頻譜發(fā)生變化，從而導(dǎo)致各個(gè)子信道之間的正交性遭到破壞，產(chǎn)生相互干擾，降低系統(tǒng)性能。目前，降低PAPR的方法主要有兩類:1)信號(hào)預(yù)畸變方法，如限幅法、壓縮擴(kuò)展法 ，其簡(jiǎn)單實(shí)用但是會(huì)帶來信號(hào)的畸變，導(dǎo)致失真；2)非信號(hào)預(yù)畸變方法，如編碼法、選擇性映射(SLM)法、部分傳輸序列(PTS)法等，編碼法抑制PAPR的效果好，但可供使用的編碼圖樣數(shù)量較少，SLM和PTS把重點(diǎn)放在降低峰值出現(xiàn)的概率上，并不著眼于降低信號(hào)幅度的最大值，不能完全避免系統(tǒng)中高峰值信號(hào)的出現(xiàn)。上述方法均是針對(duì)一般OFDM通信系統(tǒng)的PAPR問題設(shè)計(jì)的，應(yīng)用到可見光Fl ip-OFDM通信系統(tǒng)中時(shí)，沒有考慮其信號(hào)單極性的特性，在系統(tǒng)子載波調(diào)制階數(shù)較高或子載波數(shù)較大的情況下，PAPR抑制性能有限，導(dǎo)致LED非線性失真嚴(yán)重，從而嚴(yán)重制約了通信系統(tǒng)的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種降低可見光Flip-OFDM通信系統(tǒng)LED非線性失真的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法，其能夠有效避免系統(tǒng)中高峰值信號(hào)的出現(xiàn)，降低系統(tǒng)的PAPR，減小LED非線性引入的失真，改善系統(tǒng)的誤比特率(BER)性能，進(jìn)而保證通信系統(tǒng)的可用性和可靠性。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]一種降低可見光Flip-OFDM通信系統(tǒng)LED非線性失真的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法，包括以下步驟:
[0007](I)在Flip-OFDM系統(tǒng)的發(fā)送端，將輸入的比特流進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換和調(diào)制，得到數(shù)據(jù)向量X= {X (O) ,X(I),…，X (N/2-1)}，其中N為Flip-OFDM系統(tǒng)的子載波數(shù)；[0008](2)將數(shù)據(jù)向量X分割為多個(gè)互不重疊的子序列Xv，將各子序列進(jìn)行擴(kuò)展，使其滿足厄密共軛對(duì)稱性，即 Xv(0)=Xv(N/2)=0, Xv(N-k) =Xv(k)% 其中 k=0, 1，2…N/2-1，Xv(k)*
表示子序列乂7第k項(xiàng)的共軛；并引入加權(quán)系數(shù)匕，其中彖= exp(#,.)，f?Fe[0,2;r]，上述
v=l, 2...，V，其中V為部分傳輸序列的子序列數(shù)；用加權(quán)系數(shù)bv去加權(quán)擴(kuò)展之后的各子序列Xv，再對(duì)得到的各子序列分別進(jìn)行快速傅里葉變換后求和，根據(jù)快速傅里葉變換的線性性質(zhì)可得組合信號(hào)X為:
[0009]
【權(quán)利要求】
1.一種降低可見光Flip-OFDM通信系統(tǒng)LED非線性失真的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法，其特征在于包括以下步驟: (1)在Flip-OFDM系統(tǒng)的發(fā)送端，將輸入的比特流進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換和調(diào)制，得到數(shù)據(jù)向量X= {X (O) ,X(I),…，X (N/2-1)}，其中 N 為 Flip-OFDM 系統(tǒng)的子載波數(shù)； (2)將數(shù)據(jù)向量X分割為多個(gè)互不重疊的子序列Xv，將各子序列進(jìn)行擴(kuò)展，使其滿足厄密共軛對(duì)稱性，即 Xv(O) =Xv(N/2) =0，Xv(N-k) =Xv(k)*，其中 k=0，I，2，…，N/2-1，Xv(k)* 表示子序列父7第1^項(xiàng)的共軛；并引入加權(quán)系數(shù)1\，其中4 = 6χρ(/^.) , f,.e[0,2?r】，上述v=l，2，…，V，其中V為部分傳輸序列的子序列數(shù)；用加權(quán)系數(shù)bv去加權(quán)擴(kuò)展之后的各子序列Xv，再對(duì)得到的各子序列分別進(jìn)行快速傅里葉變換后求和，根據(jù)快速傅里葉變換的線性性質(zhì)可得組合信號(hào)X為:
2.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法，其特征在于:在所述步驟(2)中的將數(shù)據(jù)向量X分割為多個(gè)子序列的方法中，分割方式采用相鄰分割，且其中V的取值由Flip-OFDM系統(tǒng)信號(hào)的峰均比所需達(dá)到的降低量確定。
3.如權(quán)利要求2所述的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法，其特征在于:所述V的值為4或8。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法，其特征在于:在步驟(4)中所述的對(duì)Flip-OFDM信號(hào)進(jìn)行限幅時(shí)，將其包絡(luò)峰值限制在準(zhǔn)線性區(qū)域范圍內(nèi)，其中準(zhǔn)線性區(qū)域的動(dòng)態(tài)范圍為Ultmin≤X≤VLmax}，V1.,為準(zhǔn)線性區(qū)域的上界，VLmin為準(zhǔn)線性區(qū)域的下界。
5.如權(quán)利要求4所述的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法，其特征在于:步驟(4沖所述的在Flip-OFDM信號(hào)上添加直流偏置信號(hào)，進(jìn)行限幅，并將補(bǔ)償信號(hào)承載在翻轉(zhuǎn)負(fù)信號(hào)上的具體步驟為:選取添加的直流偏置信號(hào)Vbias滿足Vbias=V1^in,從而添加直流偏置后的信號(hào)滿足{x IX≥Vl minI,此時(shí)系統(tǒng)工作在準(zhǔn)線性區(qū)域的條件是Flip-OFDM信號(hào)滿足{x|0〈x ≤ VmaJ，其中Vmax滿足Vmax=VLfflax-Vbais,限幅后的Flip-OFDM正信號(hào)^表示為:
6.如權(quán)利要求1或2或5所述的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法，其特征在于:對(duì)于步驟(6)中所述的門限 Y，當(dāng) SNR〈4.5dB 時(shí)，Y = c?，當(dāng) SNR ≥ 4.5dB 時(shí)，Y 表示為:

【文檔編號(hào)】H04L27/26GK103532900SQ201310450093
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】陸慶峰, 鐘州, 黃開枝, 趙華, 季新生, 彭建華, 羅文宇, 肖帥芳, 鄭浩天, 馬克明, 夏路 申請(qǐng)人:中國人民解放軍信息工程大學(xué)