[發明專利]一種評估PAM?OFDM可見光通信系統信號峰均比的方法

在審

• 申請號: 201710191726.1
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN106850056A
• 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: H04B10/077
• 分類號: H04B10/077;H04B10/116
• 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

技術領域

本發明無線光通信技術領域，尤其是一種評估PAM-OFDM可見光通信系統信號峰均比的方法。

背景技術

LED燈具有使用壽命長、節能、發光效率高等諸多優點，被廣泛地用于室內照明，未來會逐步取代傳統的熒光燈和白熾燈等，成為主流的室內照明器件。近來研究表明，LED器件在照明的同時，也可以進行高速的數字通信，且基于LED的室內可見光通信系統具有成本低、傳輸速率高、保密性好等優點，因此，被認為是一種重要的室內無線通信技術。室內可見光通信與現有的無線電通信相比，具有綠色環保，沒有電磁輻射，頻譜資源豐富等優勢，此外，室內可見光通信特別適合應用在一些無線電設備禁止使用的場合，如飛機、醫院等。

不同于傳統的無線射頻通信系統，在可見光通信系統中普遍采用的是強度調制直接檢測技術，這是因為在可見光通信系統中，普遍采用的是發光強度來攜帶信息，而LED的發光強度只能是非負實數，因此不能像在傳統射頻領域一樣采用復數信號。因此在可見光通信系統中所要傳輸的信號都將經歷由電信號轉化為光信號的過程，即信源處信號轉化為非負電信號來驅動LED。為了解決多徑效應引起的碼間干擾問題，正交頻分復用技術在傳統射頻通信系統中早已被深入研究并廣泛采用，該技術有著一些獨特的優點，例如：頻譜利用率高，抗頻率選擇性衰落，抗碼間干擾，調制解調簡單并且易于實現，接收端無需復雜均衡技術等優點。正因如此，正交頻分復用技術也被廣泛的應用到室內可見光通信系統中。但不同于傳統射頻通信領域的OFDM技術，采用強度調制直接檢測技術的可見光通信技術中需要對信號進行削波處理。一種常用的調制方式為PAM-DMT。OFDM技術中的一大難點即發射信號峰均比過大的問題在PAM-DMT中仍存在，因此在PAM-DMT技術中評估削波對峰均比的影響具有重要意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種評估PAM-OFDM可見光通信系統信號峰均比的方法，能夠快速得出削波后信號的峰均比，而無需實際硬件測量。

為解決上述技術問題，本發明提供一種評估PAM-OFDM可見光通信系統信號峰均比的方法，包括如下步驟：

(1)根據子載波數為N的PAM-DMT的系統結構，算出快速傅里葉反變換輸出的時域信號

(2)由于頻域信號A_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，將經過快速傅里葉反變換得到的時域信號s_n近似為服從零均值方差為的高斯分布，即

(3)因其有奇對稱性：

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：

(4)對上削波程度進行規范化處理，得到削波上界為：

(5)由此可以得到削波后信號的概率密度函數為：

(6)由概率密度函數可以得到削波后信號的平均功率為：

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PAM調制時，同一PAM-DMT符號中子載波是相互獨立的，因此由峰均比的定義式：

可以推出雙邊削波后的PAM-DMT符號的峰均比的互補累積分布函數為：

其中，θ_0,U＝u²/c(0,u)。

本發明的有益效果為：本發明所得出的峰均比具有高度準確性，通過系統仿真與本發明得到的理論計算值相校驗，本發明得到的理論計算值在子載波數目足夠大時具有相當高的準確性；本發明所得出的削波后信號的峰均比具有簡單易算性，對于子載波數目足夠大的PAM-DMT，只要知道調制后各子載波上時域信號的功率和削波的上下界，即可快速得出削波后信號的峰均比，而無需實際硬件測量。

附圖說明

圖1為本發明的方法流程示意圖。

圖2為本發明的基于PAM-DMT室內可見光通信系統發射端示意圖。

圖3為本發明的PAM-DMT中上削波后的最大峰均比與規范化后上削波邊界的關系示意圖。

圖4為本發明的不同子載波數目下本發明計算得到的峰均比分布評估值和實際仿真值示意圖。

圖5為本發明在1024子載波時PAM-DMT在各種情況下的峰均比分布曲線示意圖。