[發(fā)明專利]基于實(shí)傅里葉域哈特萊變換的顏色鍵控OFDM通信系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611143562.7
• 申請(qǐng)日: 2016-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN107196885B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯健;張琳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L27/26
• 分類號(hào): H04L27/26;H04B10/116
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發(fā)明提出了基于實(shí)傅里葉域離散哈特萊變換的CSK?OFDM系統(tǒng)，即DHT?CSK?OFDM系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)“實(shí)數(shù)CSK符號(hào)?實(shí)數(shù)OFDM符號(hào)”變換且無需添加厄米特共軛對(duì)稱，相較于傳統(tǒng)的基于快速傅里葉變換的CSK?OFDM系統(tǒng)，頻譜利用率提高了一倍，使得頻譜資源得到了更為有效的使用，在錯(cuò)誤率性能方面，DHT?CSK?OFDM與對(duì)等的CSK?OFDM系統(tǒng)具有相同的誤比特率性能，從而確保在獲得頻譜利用率倍增的同時(shí)不需要額外提升信噪比要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光通信設(shè)備領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于實(shí)傅里葉域哈特萊變換的顏色鍵控OFDM通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，移動(dòng)通信技術(shù)和業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展對(duì)傳統(tǒng)的基于射頻(Radio Frequency，RF)頻段的無線通信系統(tǒng)帶來了很大挑戰(zhàn)。可見光作為電磁波譜的一部分，因其所具有的巨大帶寬而被提出用于無線通信。可見光通信(Visible Light Communication，VLC)系統(tǒng)能夠提供超過數(shù)百THz不受限的可用頻帶；同時(shí)，VLC系統(tǒng)不會(huì)與RF信號(hào)間相互干擾，可與現(xiàn)有無線系統(tǒng)良好共存，且適用于RF信號(hào)受限的應(yīng)用場合，如飛機(jī)客艙、醫(yī)院等；此外，VLC系統(tǒng)還具有高可靠性、低能耗、部署成本低等優(yōu)勢。

在VLC系統(tǒng)中，顏色鍵控(Color Shift Keying，CSK)調(diào)制將二進(jìn)制信息調(diào)制為紅、綠、藍(lán)(RGB)三色光強(qiáng)度，利用RGB三色發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)同時(shí)傳輸，且保持三色光強(qiáng)度總和為常數(shù)以滿足人眼安全及光照無閃爍等要求。

另一方面，正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)作為一種多載波傳輸技術(shù)，已被應(yīng)用于光通信系統(tǒng)中。兩種最主要的光OFDM(OpticalOFDM，O-OFDM)系統(tǒng)分別是直流偏置O-OFDM(DC-biased optical OFDM，DCO-OFDM)及非對(duì)稱限幅O-OFDM(asymmetrically-clipped optical OFDM，ACO-OFDM)。這兩種系統(tǒng)中輸入符號(hào)均需要滿足厄米特共軛對(duì)稱(Hermitian Symmetry)，以確保OFDM時(shí)域信號(hào)的實(shí)數(shù)性。兩者的區(qū)別在于，DCO-OFDM需要添加直流偏置和限幅以確保時(shí)域信號(hào)的非負(fù)性；而ACO-OFDM只在奇數(shù)序號(hào)的子載波上加載符號(hào)，而將偶數(shù)序號(hào)子載波置零，變換后直接對(duì)負(fù)數(shù)部分限幅從而確保OFDM時(shí)域信號(hào)的非負(fù)性。

在VLC中，CSK調(diào)制已與OFDM傳輸技術(shù)相結(jié)合以提高頻譜利用率。在傳統(tǒng)的基于快速傅里葉變換(Fast Fourier Transform,FFT)的CSK-OFDM系統(tǒng)中， 為滿足VLC信道傳輸?shù)膶?shí)數(shù)性要求，并行輸入OFDM調(diào)制器的CSK已調(diào)制符號(hào)必須符合厄米特共軛對(duì)稱，由此造成了一半頻譜資源的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種提高頻譜利用率的基于實(shí)傅里葉域哈特萊變換的顏色鍵控OFDM通信系統(tǒng)。

為了達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于實(shí)傅里葉域哈特萊變換的顏色鍵控OFDM通信系統(tǒng)，包括發(fā)射端和接收端，發(fā)射端和接收端通過VLC光信道連接，所述發(fā)射端包括順次連接的CSK調(diào)制器、DHT-OFDM調(diào)制器、加偏置和限幅模塊、添加CP模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和LED；所述接收端包括順次連接的光電接收器、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、去除CP模塊、DHT-OFDM解調(diào)和均衡模塊以及CSK解調(diào)器；LED的光信號(hào)通過VLC光信道傳遞到光電接收器上。

進(jìn)一步地，CSK調(diào)制器的輸入信號(hào)是二進(jìn)制比特序列，該二進(jìn)制比特序列經(jīng)CSK調(diào)制器調(diào)制為RGB三色強(qiáng)度值P_r，P_g和P_b，得到的強(qiáng)度值將作為R、G、B三色信道各自的輸入符號(hào)送入DHT-OFDM調(diào)制器。

進(jìn)一步地，光電二極管接收信號(hào)表示為：