[發明專利]無線光通信系統中的MIMOACO?OFDM迭代接收方法

有效

• 申請號: 201510230401.0
• 申請日: 2015-05-07
• 公開（公告）號: CN104836758B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 沈弘;鄧榆欽;趙春明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L25/03;H04L27/26
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于無線光通信領域，尤其涉及一種MIMO ACO-OFDM迭代接收方法。

背景技術

無線光通信是一種不需要使用有線信道為傳輸媒介的新型通信方式，其結合了光纖通信與微波通信的優點，既具有高速傳輸和大通信容量的優點，又不需要鋪設光纖，因此各國在無線光通信領域投入大量人力和物力，并取得了階段性的成果。

多輸入多輸出(MIMO)和正交頻分復用(OFDM)技術是現代無線射頻通信系統中的兩項核心傳輸技術。MIMO技術在發射機和接收機上配置多根天線，利用散射與干擾造成的信道間不相關，在相同的發射功率下，取得遠高于單入單出(SISO)系統的通信容量；OFDM技術把高速的數據流通過串并轉換分配到相互正交的低速子信道中傳輸，由于每個子信道中的符號周期會相應增加，因此可以減輕多徑時延擴展對系統造成的影響。如果把MIMO技術與OFDM技術融合進無線光通信系統，這一系統將不僅具備MIMO技術高通信容量與OFDM技術抗多徑時延的優點，而且具有無線光通信系統的高數據速率傳輸，信道容量和安全保密性強的特點，為未來的信息社會提供了一種十分重要的通信系統。

無線光通信系統通常采用強度調制，而該調制方式要求基帶發送信號恒為正。為滿足該要求，研究者們改進了無線射頻通信中的OFDM技術，提出直流偏置光正交頻分復用(DCO-OFDM)和非對稱限幅光正交頻分復用(ACO-OFDM)等方案，其中ACO-OFDM由于無需添加直流偏置，具有較高的功率利用率，因而受到了廣泛關注。

ACO-OFDM技術還往往會利用上削波降低OFDM信號的峰均比。然而，削波操作勢必會引起發射信號失真，進而導致系統整體性能損失。鑒于此，需要在設計接收機時充分考慮發送端削波操作的影響，以提高MIMO ACO-OFDM系統的傳輸可靠性。雖然削波本質上屬于非線性操作，但是為了簡化理論分析，通常使用線性近似模型刻畫削波噪聲。在接收端可以利用該模型，進行最小均方誤差(MMSE)檢測，然后對檢測所得信號進行削波操作以估計出發射端的削波噪聲，并通過多次迭代提高準確率。

發明內容

本發明的目的旨在針對現有技術存在的問題，提供一種考慮發送端削波噪聲的無線光通信MIMO ACO-OFDM迭代接收機方法。

本發明采用的技術方案是：無線光通信系統中的MIMO ACO-OFDM迭代接收方法，包括如下步驟：

首先，接收端對頻域接收OFDM信號R進行MMSE檢測得到發送符號的估計值；

然后，接收端進行迭代操作消除削波噪聲，每次迭代中根據發送符號的估計值計算得到削波噪聲的估計值，對接收信號R去除削波噪聲后再進行MMSE檢測得到新發送符號的估計值，迭代結束后得到最終的消除削波噪聲后發送符號的估計值；

最后，接收端基于消除削波噪聲后發送符號的估計值進行解調恢復發送比特。

進一步地，所述接收端對頻域接收OFDM信號R進行MMSE檢測得到發送符號的估計值的具體方法為：

設信號R含有N_R行和N列，N_R表示接收端光電二極管個數，N為OFDM子載波數，分別對R的第列進行MMSE檢測得到發送符號的估計值第n個子載波，上使用的均衡矩陣為：

其中K為發射端削波引起的衰減系數，其表達式為：

式中erf()為誤差函數，其定義式為π為圓周率，e表示自然常數，erfc()為余補誤差函數，其定義式為γ為歸一化上削波界限，其計算式為其中a_max為上削波界限，表示削波前發送端時域信號的標準差，M為正交振幅調制(QAM)階數；為估計得到的第n個子載波上的等效無線光MIMO信道矩陣；上標H表示共軛對稱運算；為發射端削波噪聲的方差，其計算式為：

表示第i個接收鏈路所含噪聲的方差。

進一步地，所述根據發送符號的估計值計算得到削波噪聲的估計值的具體方法包括：

首先，對發送符號的估計值按ACO-OFDM規則按列進行共軛對稱擴展得到k為當前迭代序號；

然后，對按行做快速傅里葉逆變換(IFFT)并將小于零的元素置零得到經削波操作得的第i行第j列元素與的第i行第j列元素對應關系如下：

之后，計算時域削波噪聲的估計值其計算式為：其中，K為發射端削波引起的衰減系數，為所有元素均等于的N_T行N列的矩陣，N_T為發射端LED的個數，N為OFDM子載波數；