[發(fā)明專利]基于Hadamard矩陣擴增的VLC系統(tǒng)OOFDM調(diào)制方法

有效

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• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN108040027B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧懷因;張琳
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04B10/548;H04B1/707
• 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

本發(fā)明提供的方法利用Hadamard矩陣擴增保持矩陣正交性的特性，通過對CI擴頻碼進行Hadamard矩陣擴增構(gòu)成HICI碼，使HICI碼碼元間隔與CI擴頻碼保持一致。與傳統(tǒng)的CI擴頻碼相比，HICI碼不會隨著子載波數(shù)目的增加而使得碼元間隔減小，同時具備了降低基于OOFDM的VLC系統(tǒng)信號PAPR的能力和對抗PSN的能力。由理論分析和仿真結(jié)果可知，本發(fā)明提供的基于Hadamard矩陣擴增的VLC系統(tǒng)OOFDM調(diào)制方法所提出的HICI碼，提升了原來的CI擴頻碼對抗PSN的能力，同時具備減小OOFDM通信系統(tǒng)PAPR的能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可見光通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于Hadamard矩陣擴增的VLC系統(tǒng)OOFDM調(diào)制方法。

背景技術(shù)

隨著技術(shù)的發(fā)展，采用發(fā)光二極管(Light-emitting Diode，LED)的照明系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用，基于LED燈的可見光通信(Visible Light Communication，VLC)技術(shù)受到了各國研究者的關(guān)注，逐步成為傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)的一個重要補充[1]。基于LED燈的VLC技術(shù)主要基于強度調(diào)制(Intensity Modulation，IM)和直接檢測(Direct Detection，DD)技術(shù)，它利用人眼可忽略的強弱快速變化的光強進行信息的傳輸。由于LED的光子發(fā)射具有一定的隨機特性，大功率的基于LED的VLC系統(tǒng)會在接收端產(chǎn)生比較明顯的光電探測器散粒噪聲(Photodetector Shot Noise，PSN)，影響通信的可靠性。

由于能夠提供更高的傳輸速率，光正交頻分復用(Optical OrthogonalFrequency Division Multiplexing，OOFDM)被廣泛應(yīng)用在VLC系統(tǒng)當中。由于OOFDM是由無線電通信系統(tǒng)中正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OOFDM)根據(jù)光信道特性演變而來的，OOFDM具有跟OFDM一樣的信號峰均功率比(Peak to AveragePower Ratio，PAPR)較高的缺點。為了降低基于OOFDM的VLC系統(tǒng)中信號的PAPR，已有文獻[2]提出將比系統(tǒng)子載波(Subcarrier)數(shù)目N更低的L點離散哈特萊變換(DiscreteHartley Transform，DHT)擴頻應(yīng)用在發(fā)射端和接收端。文獻[2]中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)中應(yīng)用了N點DHT將頻域信號變換到時域，并采用了不對稱截止光正交頻分復用(Asymmetrically Clipping Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing，ACO-OFDM)作為VLC系統(tǒng)模型。

在發(fā)送端，數(shù)據(jù)經(jīng)過串/并轉(zhuǎn)換，在經(jīng)過脈沖幅度調(diào)制(Pulse-AmplitudeModulation，PAM)映射后，進行L點的DHT。其中L點DHT過程可表示為公式(1)。

在公式(1)中，cas(.)＝cos(.)+sin(.)，n和k的范圍是0到L-1的整數(shù)。在基于ACO-OFDM的系統(tǒng)中，只有一半的子載波能夠用于傳輸數(shù)據(jù)，需要通過子載波映射將長度為L的X_L映射為長度為N的X_N。以N＝2L為例，子載波映射過程可表示為公式(2)。

X_N＝[0,X_L,0,0,X_L,1,...,0,X_L,L-1] (2)

在經(jīng)過N點DHT變換后，可以得到時域上的信號x_N，DHT變換過程可表示為公式(3)。

然后，經(jīng)過并/串轉(zhuǎn)換、截0處理(負數(shù)全部歸0)、添加循環(huán)前綴、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器以及低通濾波器，信號通過光強調(diào)制發(fā)送到光信道中。