[發明專利]基于載波索引調制的高效可見光通信系統工作方法

有效

• 申請號: 202011472653.1
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112636832B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 白智全;渠繼科;龐珂;楊穎超;卜祥燕
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H04B10/50;H04B10/516;H04B10/60
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 許德山

基于載波索引調制的高效可見光通信系統工作方法，該系統的通信過程分為三個步驟：首先，將輸入的信息比特流和所有子載波進行分組，每組中一部分比特用來選擇激活的子載波索引，另一部分比特經正交幅度調制后映射到激活的子載波上；其次，調制映射后的頻域信號經OFDM調制得到復時域信號，將該信號轉換為正實值信號，并通過對應的LED進行發送；最后，在接收端解調出用于選擇激活子載波索引的信息比特和進行調制的信息比特，從而恢復原始信息。本發明將載波索引調制和廣義LED索引調制相結合，提高了系統頻譜效率和誤比特率，改善了系統性能。

技術領域

本發明涉及一種基于載波索引調制的高效可見光通信系統工作方法，屬于可見光通信技術領域。

背景技術

可見光通信(VLC)由于使用成本低廉、壽命長的發光二極管(LED)進行通信，受到學術界和工業界的廣泛關注。與頻譜資源相對稀缺的無線電(RF)通信不同，光無線通信具有豐富的頻譜資源有待開發。最常用的VLC方案是強度調制和直接檢測，這要求傳輸信號必須是非負的。正交頻分復用(OFDM)技術是一種多子載波復用技術，具有頻譜效率高、抗符號間干擾等優點，在可見光通信系統中得到廣泛應用。比較經典的OFDM可見光通信系統主要包括直流偏置光OFDM(DCO-OFDM)系統和非對稱限幅光OFDM(ACO-OFDM)系統，其利用厄米特對稱經快速傅里葉反變換(IFFT)獲得實值信號，再通過增加直流偏置或剪切信號從而獲得非負信號，但頻譜效率相對較低。索引調制(IM)技術是近年來研究的熱點，它不僅利用子載波傳送調制符號，還可以通過激活的子載波索引組合來傳輸信息。隨后，提出了基于DCO-OFDM的載波索引調制(IM-DCO-OFDM)方案，該方案雖然提高了系統誤碼率性能，但更多的子載波未被利用，大大降低了頻譜效率和信息傳輸速率。

Mahendra等(參見M.P.S.Bhadoria,G.Pandey and A.Dixit,PerformanceEvaluation of Visible Light Communication for DCO and ACO Optical OFDMTechniques,2019National Conference on Communications(NCC),Bangalore,India,2019,pp.1-6)對DCO-OFDM和ACO-OFDM在高斯白噪聲信道中的性能進行了分析和評估，指出DCO-OFDM系統頻譜效率相對較高，而ACO-OFDM系統的誤碼率性能要優于DCO-OFDM系統，并且系統的平均峰均比隨著子載波數量的增多而增大。Anil Yesilkaya等(參見A.Yesilkaya,E.Basar,F.Miramirkhani,E.Panayirci,M.Uysal and H.Haas,OpticalMIMO-OFDM With Generalized LED Index Modulation,in IEEE Transactions onCommunications,vol.65,no.8,pp.3429-3441,Aug.2017)提出了基于MIMO-OFDM的廣義LED(GLED)索引調制方案，利用LED索引來代替復數信號的實虛部和正負性，避免了厄米特對稱和直流偏置，從而提供了兩倍于DCO-OFDM的頻譜效率。等(E.and E.Optical OFDM with index modulation for visible lightcommunications,2015 4th International Workshop on Optical WirelessCommunications(IWOW),Istanbul,2015,pp.11-15)提出了基于DCO-OFDM的載波索引調制方案，利用光OFDM系統激活子載波的索引來傳輸附加信息位，通過蒙特卡羅仿真對實際VLC信道的誤差性能進行了評估，該方案在頻譜效率和誤碼率性能之間提供了選擇的靈活性。以上方案中系統頻譜效率的提高有限，不能有效提升系統性能。

發明內容

為克服現有技術中存在的不足，本發明提出了一種頻譜效率更高、性能更好的基于載波索引調制的高效可見光通信系統工作方法。

本發明的技術方案如下：