[發(fā)明專利]一種基于動態(tài)標(biāo)量調(diào)節(jié)的低峰均比無線光傳輸方法

有效

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• 申請日: 2014-04-02
• 公開（公告）號: CN103916356B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張華;袁穎;許威
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04B10/116
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于動態(tài)標(biāo)量調(diào)節(jié)的低峰均比無線光傳輸方法，屬于無線光通信技術(shù)。

背景技術(shù)

無線光通信由于其頻譜資源豐富、通信安全性好、發(fā)射功率大、電磁輻射少等優(yōu)勢，近些年來已經(jīng)成為通信領(lǐng)域研究的熱點。為了能夠?qū)崿F(xiàn)無線光通信的高速數(shù)據(jù)傳輸，降低符號間干擾（ISI），在無線光通信中引入OFDM調(diào)制，通過將調(diào)制好的符號并行在正交的子載波上發(fā)送，可以提供高速數(shù)據(jù)傳輸，對抗多徑效應(yīng)。

在無線光通信中常使用強度調(diào)制/直接檢測（IM/DD），因此OFDM調(diào)制后的時域發(fā)射信號需要保證為實值的正信號。目前有兩種比較常用的光通信OFDM方法，直流偏置光OFDM（DCO-OFDM）和非對稱削峰光OFDM（ACO-OFDM）。ACO-OFDM只在奇數(shù)子載波上傳輸調(diào)制符號，偶數(shù)子載波不發(fā)送符號，將經(jīng)過IFFT得到的時域信號的負數(shù)部分丟棄，只保留正值部分。這樣既能保證發(fā)送的時域信號是正的實信號，又能降低發(fā)射功率，節(jié)約資源，但是頻率利用率較低，N個子載波只能發(fā)送N/4個符號，這種方法以犧牲數(shù)據(jù)速率為代價避免了加入直流偏置的功率損耗。DCO-OFDM即在經(jīng)過OFDM調(diào)制后的信號上加入直流偏置，使得信號變?yōu)檎担@種方法實現(xiàn)簡單，頻率利用率高，但是增加了直流功耗。

與射頻通信中的OFDM系統(tǒng)類似，無線光通信中的OFDM系統(tǒng)也存在著信號峰均功率比過高的問題。PAPR偏高會對發(fā)射機端功放的線性度提出很高的要求，在光OFDM系統(tǒng)中，PAPR過高除了對功放以外，還對LED燈的線性度提出更高的要求，由于功放和LED燈非線性特性會導(dǎo)致非線性失真，從而嚴(yán)重降低系統(tǒng)的整體性能。同時，在無線光通信DCO-OFDM系統(tǒng)中，高PAPR還會導(dǎo)致需要的直流偏置增加，從而增大系統(tǒng)功率消耗。

在無線射頻通信中已經(jīng)提出了很多種降低OFDM系統(tǒng)PAPR的方法，如限幅、動態(tài)星座圖擴展（ACE）、編碼、部分傳輸序列（PTS）、選擇性映射（SLM）、預(yù)留子載波（TR）等。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于動態(tài)標(biāo)量調(diào)節(jié)的低峰均比無線光傳輸方法，是一種實現(xiàn)非常簡單的降低無線光通信PAPR的方法，其根據(jù)每一個OFDM符號的時域峰值來選擇不同的標(biāo)量調(diào)節(jié)系數(shù)，從而對峰值特別大的符號進行一定程度的壓縮，從而降低整幀信號的PAPR，從而提高傳輸性能；在接收端也只需要通過測量接收符號的平均功率來估計出在發(fā)射端被乘以的標(biāo)量系數(shù)，實現(xiàn)簡單；PAPR的改善降低了系統(tǒng)對功放和LED燈線性度的要求，減少了信號在電、光域的非線性失真，提高了系統(tǒng)接收性能；PAPR的下降也減少了發(fā)射端需要增加的直流偏置，減少了系統(tǒng)功耗。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于動態(tài)標(biāo)量調(diào)節(jié)的低峰均比無線光傳輸方法，

在發(fā)射端，首先，系統(tǒng)產(chǎn)生比特信息流經(jīng)過星座點映射調(diào)制需要發(fā)射的頻域符號；其次，頻域信號共軛對稱地映射在系統(tǒng)子載波上，并通過快速傅里葉逆變換（IFFT）產(chǎn)生實值的基帶時域正交頻分復(fù)用（OFDM）發(fā)射信號；然后，根據(jù)每一個OFDM符號的時域峰值，對每個符號乘以相應(yīng)的標(biāo)量調(diào)節(jié)系數(shù)；最后，時域發(fā)射信號加上直流偏置后驅(qū)動發(fā)光二極管（LED）進行發(fā)射；

在接收端，首先，光電二極管將接收到的光信號轉(zhuǎn)化為電信號，接收機根據(jù)接收到的每一個OFDM符號平均功率估計出信號在發(fā)射端被乘以的標(biāo)量調(diào)節(jié)系數(shù)；然后，將接收到的時域OFDM符號除以估計出的調(diào)節(jié)系數(shù)后做快速傅里葉變換（FFT）轉(zhuǎn)換為頻域符號，并移除共軛對稱部分；最后，經(jīng)過解調(diào)得到接收符號。本發(fā)明實現(xiàn)簡單，能夠有效降低無線光通信OFDM系統(tǒng)的峰均功率比，減少系統(tǒng)功耗，并且通過降低對功率放大器和LED燈線性度的要求，減小了信號在電、光域的非線性失真，從而提高系統(tǒng)接收性能。

上述方法具體包括如下步驟：

發(fā)射端：

（11）在發(fā)射端，設(shè)定無線光通信OFDM系統(tǒng)的子載波數(shù)為N，每幀發(fā)送信號有M個OFDM符號；信源產(chǎn)生的二進制數(shù)據(jù)源經(jīng)過多進制正交幅度調(diào)制（M-QAM），形成待發(fā)送的頻域信號m=1,2,...,M；

（12）為了滿足無線光信號為實值，OFDM中子載波映射按照下面公式進行，滿足共軛對稱性：（在不引起混淆的情況下，為簡化說明，上標(biāo)(m)省略）