[發明專利]一種DCO-OFDM可見光通信傳輸系統的實現方法

有效

• 申請號: 201710442726.4
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107395274B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 陳明;韓曉青;管瑞
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;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: 馮艷芬

本發明公開了一種DCO?OFDM可見光通信傳輸系統的實現方法。本發明在采用DCO?OFDM系統新型傳輸方案的基礎上，通過求解優化問題，給出了信號轉換形式函數中的斜率和直流點參數的最優取值，再根據最優取值建立傳輸系統。本發明中給出所有變量的初始點和初始罰因子，然后求解線性約束問題，利用最速下降法得到極大值點，經過幾次迭代計算之后最終得到優化問題的最優取值。與現有技術相比，本發明更具有理論完整性，并提出了復雜度較低的實現方案。

技術領域

本發明涉及可見光通信技術領域，尤其涉及一種DCO-OFDM可見光通信傳輸系統的實現方法。

背景技術

因為可見光通信系統采用強度調制，只能傳輸實非負信號，因此傳統的OFDM需要做出調整才可以應用到可見光通信系統中。在可見光通信系統中，光正交頻分復用(O-OFDM)方案擁有很高的傳輸速率和高性價比的均衡，因此成為了可見光通信高速通信中很好的調制方案。很多光OFDM方案已經被提出了，如直流偏置光正交頻分復用(DCO-OFDM)、非對稱限幅光正交頻分復用(ACO-OFDM)。

DCO-OFDM方案在1996年就被提出，當時是針對紅外通信系統設計的，主要是為了解決在強度調制系統中使用多載波技術的問題。DCO-OFDM系統是通過添加直流偏置的方式把負值波形抬高，從而保證了信號的正實性，優點是結構簡單，缺點是功率開銷較大。雖然DCO-OFDM系統為了保證子載波共軛對稱，會損失一半的頻譜效率，但是只需要進行加直流偏置操作，就可以獲得和其他方案相同的頻譜效率，例如增強型單極性OFDM(eU-OFDM)、分層型ACO-OFDM。同時DCO-OFDM系統復雜度不高，因此被廣泛使用。

可見光通信系統的功能通常包含照明和通信，因此在調光控制的場景下經常會出現相對較高或較低的亮度等級，也就是光功率等級。而對于DCO-OFDM來說，在很高或很低的光功率等級下，會產生嚴重的性能衰落，從而限制它的效率，因此需要對系統實現方案進行優化。

現有的方案中有一種同時傳輸ACO-OFDM信號和DCO-OFDM信號的系統，稱為ADO-OFDM系統。也有將DCO-OFDM信號和PAM-DMT信號相結合的系統PDO-OFDM。這些系統的復雜度都比較高，求解難度較大，尤其是對于接收端而言。

發明內容

發明目的：本發明針對現有技術存在的問題，提供一種DCO-OFDM可見光通信傳輸系統的實現方法，其通過求解優化問題，給出了信號轉換形式函數中的斜率和直流點參數的最優取值。

技術方案：本發明所述的DCO-OFDM可見光通信傳輸系統的實現方法包括：

(1)建立DCO-OFDM可見光通信傳輸系統中發射端直流偏置前信號x(n)和接收端逆變換后信號y(n)之間的關系式為：

y(n)＝Kx(n)+z(n)

式中，K為衰減因子，Q(·)為高斯Q函數，I_L和I_H分別表示LED驅動電流的最小值和最大值，σ為時域OFDM信號的標準差，b′為直流點，a₁和a₂為斜率，且b′,a₁,a₂為未知參數,z(n)為包含AWGN和限幅噪聲的總噪聲，且和x(n)無關；

(2)建立y(n)的信噪比表達式為：

式中，G_B為帶寬利用率因子，為噪聲z(n)的方差，M為QAM調制階數；

(3)建立優化目標函數為：

s.t.

E|x_t(n)|]＝η