[發明專利]結合調光控制的反極性多脈沖位置調制光OFDM系統

有效

• 申請號: 201710693647.0
• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN108366031B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 江明;楊子賢;張琳
• 申請（專利權）人: 廣東順德中山大學卡內基梅隆大學國際聯合研究院;中山大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04B10/69;H04B10/524;H04B10/116
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

1.一種結合調光控制的反極性多脈沖位置調制光OFDM系統，包括發射機和接收機，發射機和接收機通過VLC光信道連接，其特征在于，所述發射機包括順次連接的數據分配器、光OFDM調制器、第一極性反轉器、截斷器、數模轉換器和LED，所述數據分配器還經MPPM模式選擇器與第一極性反轉器連接；所述接收機包括順次連接的光電檢測器、模數轉換器、第二極性反轉器、光OFDM解調器和數據組合器，所述模數轉換器還經MPPM解調器與數據組合器連接，MPPM解調器還與第二極性反轉器連接；LED的光信號通過VLC光信道傳遞到接收機的光電檢測器；

數據分配器將每一幀的原始二進制比特流b分成兩部分，第一部分比特流b_MPPM用于MPPM模式的選擇，第二部分比特流b_OFDM用于光OFDM信號的調制，記每一幀含有l個MPPM符號和p個OFDM符號，則b_MPPM的長度為l·B_MPPM，其中為每一個MPPM符號攜帶的比特數，n為MPPM符號的時隙數，w為MPPM符號的“on”時隙的個數，表示小于或等于x的最大整數；b_OFDM的長度為p·B_OFDM，其中B_OFDM為每一個OFDM符號攜帶的比特數；通過調節w來調節MPPM信號的占空比即利用數字調光技術，達到所需的不同的照明亮度；

MPPM模式選擇器對輸入的第一部分比特流b_MPPM進行編碼映射，并輸出MPPM信號s_MPPM；光OFDM調制器對輸入的第二部分比特流b_OFDM進行光OFDM調制，輸出功率歸一化的OFDM時域信號s_OFDM；s_MPPM與s_OFDM的長度應保持一致，即n·a·l＝p·N，其中a為MPPM符號中每個時隙的采樣點個數，N為一個OFDM符號的采樣點數，在采用ACO-OFDM的情況下也等于光OFDM調制器中逆傅里葉變換的點數，s_MPPM的同一個時隙中的a個采樣點的值相同，“on”時隙中的值為1，“off”時隙中的值為0；

第一極性反轉器根據公式(1)的變換將OFDM信號s_OFDM加載到MPPM信號s_MPPM的“on”和“off”時隙上，輸出混合信號s：

s＝s_MPPM·I_H+(1-s_MPPM)·I_L+α·(1-2s_MPPM)οs_OFDM (1)

其中，I_H表示LED線性范圍的最大電流，I_L表示LED線性范圍的最小電流，1表示元素全為1的向量，ο表示同維向量的逐元素相乘；記s_sc＝α·s_OFDM為縮放后的OFDM信號，α為縮放因子，使得s_sc的電功率P_OFDM＝α²；通過調節P_OFDM來拓展調光范圍，可實現比常規數字調光能達到的更高或者更低的照明亮度；

截斷器將混合信號s高于I_H的部分截斷為I_H，低于I_L的部分截斷為I_L，輸出截斷后的信號s_c，并通過數模轉換器轉換為模擬信號，通過LED發射出去；

LED發射出的信號通過VLC信道，再經過光電檢測器和模數轉換器得到信號r，MPPM解調器將r中的每一個時隙的a個采樣點取平均值，得到信號R，如公式(2)：

其中R_(i-1)n+j表示R中的第[(i-1)n+j]個元素，即為該幀中第i個MPPM符號的第j個時隙的幅度平均值，i＝1,2,...,l，j＝1,2,...,n；r_k為r中的第k個元素；

MPPM解調器依次為第i＝1,2,...,l個MPPM符號中的n個時隙的幅度平均值{R_(i-1)n+j|j＝1,2,...,n}進行排序，并選出該MPPM符號中最大的w個值，將這些值所在的時隙判決為“on”時隙，其余的為“off”時隙，將r中判決為“on”時隙的元素的值設為1，判決為“off”時隙的元素的值設為0，即得到估計的MPPM信號并輸出到第二極性反轉器中，然后，MPPM解調器對進行MPPM反映射，得到第一部分比特流的估計值

第二極性反轉器根據輸入的和r，按照公式(3)輸出OFDM信號的估計值到光OFDM解調器中：

光OFDM解調器對進行解調，得到第二部分比特流的估計值數據組合器將和組合得到原始比特流的估計值