[發明專利]一種評估ACO?OFDM可見光通信系統信號峰均比的方法

在審

• 申請號: 201710134268.8
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN106850064A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 王家恒;許洋;凌昕彤;梁霄;趙春明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H04B17/309
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 王安琪

1.一種評估ACO-OFDM可見光通信系統信號峰均比的方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)根據ACO-OFDM的系統結構，算出IFFT輸出的各子載波時域信號

$s_n=\frac{1}{\sqrt{N}}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\Σ}}{S}_k{e}^{j\frac{2\mathrm{\π}kn}{N}}=\frac{2}{\sqrt{N}}\underset{k=1}{\overset{\frac{N}{2}-1}{\Σ}}\mathrm{Re}\left\{S_k{e}^{j\frac{2\mathrm{\π}kn}{N}}\right\}=\frac{2}{\sqrt{N}}\underset{t=1}{\overset{N/4}{\Σ}}\mathrm{Re}\left\{S_{2t-1}{e}^{j\frac{2\mathrm{\π}(2t-1)n}{N}}\right\}.$

(2)由于頻域信號S_k是零均值且是獨立同分布的，根據中心極限定理，當子載波數目N足夠多時，經過IFFT變換得到的時域信號s_n服從高斯分布，即

(3)因其有前后對稱性：

$s_{n+\frac{N}{2}}=\frac{2}{\sqrt{N}}\underset{t=1}{\overset{N/4}{\Σ}}\mathrm{Re}\{S_{2t-1}\·e^{j\frac{2\mathrm{\π}(2t-1)(n+\frac{N}{2})}{N}}\}=-s_n,n=0,...,\frac{N}{2}-1.$

對其采取過零削波不會丟失任何信息，對時域信號進行削波的過程如下：

$s_{clip,n}=Clip\[s_n\]=\left\{\begin{array}{cc}{B}_U,& s_n\≥B_U\\ s_n,& 0\<s_n\<B_U\\ 0,& s_n\≤0.\end{array}\right.$

(4)對上削波程度進行規范化處理，得到削波上界為：

$u=\frac{B_U}{{\mathrm{\σ}}_s}$

(5)由此可以得到削波后信號的概率密度函數為：

$f_{aco}\left(w\right)=\frac{1}{2}\mathrm{\δ}\left(w\right)+\frac{1}{\sqrt{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\σ}}_s}{e}^{-\frac{w^2}{2{\mathrm{\σ}}_s^2}}\[u\left(w\right)-u(w-B_U)\]+\[1-\mathrm{\Φ}\left(u\right)\]\mathrm{\δ}(w-B_U)$

(6)由概率密度函數可以得到削波后信號的平均功率為：

$P_{aco}={\mathrm{\σ}}_s^{2}c(0,u)$

其中，c(l,u)是功率因子，c(l,u)＝(l²-1)Φ(l)-(u²-1)Φ(u)+u²+lg(l)-ug(u).

(7)當子載波數目足夠多，頻域符號是QAM調制時，同一OFDM符號上s_n,n＝0,1,…,N/2-1是相互獨立的，因此由峰均比的定義式：

$PAPR=\frac{\underset{0\≤n\≤N-1}{max}|s_{clip,n}{|}^2}{E\[|s_{clip,n}{|}^2\]}$

可以推出雙邊削波后的ACO-OFDM符號的峰均比的互補累積分布函數為：

$F_{aco}\left(x\right)=P(PAPR\>x)=\left\{\begin{array}{cc}1-{\[2\mathrm{\Φ}\left(\sqrt{c(0,u)x}\right)-1\]}^{\frac{N}{2}},& 0\≤x\<{\mathrm{\θ}}_{0,U}\\ 0,& x\≥{\mathrm{\θ}}_{0,U}\end{array}\right.$

其中，θ_0,U＝u²/c(0,u)。