[發明專利]一種基于疊加周期序列的ACO-OFDM無線光通信系統信道估計方法

無效

• 申請號: 201110300698.5
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102299894A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 王汝言;王卓;吳大鵬;左瓊華;高頔
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L25/02
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發明屬于強度調制光通信領域，尤其涉及強度調制無線光OFDM系統的信道估計技術。

背景技術

無線光通信技術通過對可見光或紅外激光的強度進行調制傳輸數據，實現視距(Line-of-Sight，LOS)和散射即非視距(Non-Line-of-Sight，NLOS)鏈路的寬帶接入。同射頻(RadioFrequency，RF)系統相比，無線光通信技術不受頻譜資源限制，不與RF系統相互干擾，同時當光信號強度滿足人眼的安全規定時，不會對人體的健康造成影響。在室內環境中，無線光通信技術的應用場景廣闊，例如在飛機客艙、火車車廂、巴士車廂等交通工具內以及商店、機場、博物館等公共場所，通過紅外激光器或發光二極管(LightEmitting?Diode，LED)作為接入點為用戶提供寬帶接入。由于無線光通信不受帶寬限制，傳輸速率高，安全性好，設備結構簡單、價格低，適合短距離高速無線接入，因此近年來無線光通信技術發展迅速。見文獻：J.Kahn，J.Barry，“Wireless?Infrared?Communications”【Proc.IEEE.1997，85(2)：265-298】和文獻：Steve?Hranilovic，“Wireless?OpticalCommunication?Systems”【Springer?Science?and?Business?Media.Boston，USA，2005】所述。由于正交頻分復用(Orthogonal?Frequency?DivisionMultiplexing，OFDM)技術具有抗多徑干擾能力強，數據傳輸速率高，頻譜效率高，均衡算法簡單等優點，O.Gonzalez等人在文獻“OFDMover?indoor?wireless?optical?channel”【IEE?Proc.Optoelectronics.2005，152：199-204】中提出將OFDM技術用于無線光通信系統中，有效地克服室內無線光信道的多徑效應，提高數據傳輸速率。

由于采用光強度調制，因此系統電信號應為單極性非負實信號。針對無線光通信系統的這個特點，目前已有兩種形式的單極性光OFDM調制方式被提出：直流偏置OOFDM(DC-biased?OpticalOFDM，DCO-OFDM)與非均勻限幅OOFDM(Asymmetrically?ClippedOptical?OFDM，ACO-OFDM)。見文獻：O.Gonzalez，et?al，“OFDM?overindoor?wireless?optical?channel”【IEE?Proc.Optoelectronics.2005，152：199-204】和文獻：J.Armstrong，A.J.Lowery，“Power?efficient?opticalOFDM”【Electronics?Letters.2006，42：370-371】所述，發送端通過令輸入逆傅立葉變換(Inverse?Fast?Fourier?Transform，IFFT)的復向量具有共軛對稱特征，生成實信號。DCO-OFDM技術通過加一個較大的偏置電流將雙極性實信號轉換為單極性實信號；ACO-OFDM技術通過將小于零的信號置零，以此生成單極性實信號。相比之下，ACO-OFDM技術由于功率效率高、安全性好及星座選擇靈活而倍受關注。

信道估計技術用于估計信道特征參數，是信號解調、檢測與均衡的基礎。精度高、穩定性好、代價低的信道估計算法對無線光OFDM系統至關重要。常用的信道估計方法通常可以分為三類：基于導頻的信道估計法、盲信道估計法和基于疊加序列的信道估計法。基于導頻的信道估計方法通過在時域或頻域插入收發雙方都已知的塊狀或梳狀導頻信息，接收端先恢復出導頻位置的信道信息，然后利用內插、濾波及變換等方法獲得所有時段或頻段的信道信息。盲信道估計法僅利用系統本身信號的相關特性來獲得信道信息，如相關函數、相關矩陣、線性編碼等統計特征以及發送信號的固有特征。基于疊加序列的信道估計方法，將訓練序列時域疊加在數據序列上，與數據同時發送，接收端經過處理，提取所疊加的序列，然后估計信道狀態信息。總的來說，基于導頻的方法具有較好的估計效果，可以跟蹤時變信道，但是系統傳輸效率低；盲信道估計法雖然具有較高的帶寬利用率，但由于收斂速度慢，算法復雜，阻礙了其在實際系統中的應用；基于疊加序列的信道估計法，不需要額外的頻段和時隙傳輸導頻信息，在保證估計精度和系統傳輸效率的同時，降低了算法復雜度，具有顯著優勢。