基于子载波预留的可见光OFDM系统自适应低峰比方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109787685A(43)申请公布日2019.05.21(21)申请号201910219853.7(22)申请日2019.03.21(71)申请人东南大学地址210096江苏省南京市玄武区四牌楼2号(72)发明人张华郑坤(74)专利代理机构南京众联专利代理有限公司32206代理人许小莉(51)Int.Cl.H04B10/116(2013.01)H04L27/26(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图2页(54)发明名称基于子载波预留的可见光OFDM系统自适应低峰比方法(57)摘要本发明公开了一种基于子载波预留的可见光OFDM系统自适应低峰比方法。本发明的方法包括：(1)在发射端，信源产生的二进制比特信息流经过自适应正交幅度调制形成发射端的频域数据信号；(2)确定可见光通信系统中的预留子载波数和相应位置；(3)对OFDM子载波上的频域数据信号做共轭对称处理；(4)计算出预留子载波频域值；(5)将OFDM频域信号经过IFFT运算，加上循环前缀得到驱动LED的时域电信号；(6)对电信号进行直流偏置或削波，继而驱动LED发射光信号；(7)在接收端，光信号通过光电二极管转化为电信号；(8)得到的电信号变换到频域信号；(9)解调得到二进制信息流。本发明降低了系统对功放和LED灯线性度的要求，减少了非线性失真。CN109787685ACN109787685A权利要求书1/3页1.一种基于子载波预留的可见光OFDM系统自适应低峰比方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：(1)在发射端，信源产生的二进制比特信息流经过自适应正交幅度调制形成发射端的频域数据信号；(2)根据最大化可达速率准则以及信道噪声功率估计值，确定可见光通信系统中的预留子载波数和相应位置；(3)可见光通信系统要求发射信号为实信号，根据此约束对OFDM子载波上的频域数据信号做共轭对称处理；(4)在经过共轭对称处理后的频域信号插入对称的预留子载波，通过公式变形推导将降低信号峰均功率比问题推导转化为凸优化问题形式，通过常规的凸优化方法由频域数据信号计算出预留子载波频域值；(5)将OFDM频域信号经过IFFT运算，加上循环前缀得到驱动LED的时域电信号；(6)驱动LED的时域电信号经过数模转换、预失真和功率放大后，根据系统要求添加直流偏置或对电信号进行削波，继而驱动LED发射光信号；(7)在接收端，光信号通过PD转化为电信号；(8)步骤(7)中转化得到的电信号经过放大滤波，再通过模数转换，进行时序同步后去除循环前缀，FFT变换到频域信号；(9)移除步骤(8)中频域信号中的共轭子载波，再通过滤波模块滤除预留子载波，最后经过QAM解调得到二进制信息流。2.根据权利要求1所述的基于子载波预留的可见光OFDM系统自适应低峰比方法，其特征在于：步骤(2)中所述的根据最大化可达速率准则以及信道噪声功率估计值，确定可见光通信系统中的预留子载波数和相应位置的具体方法为：(21)将预留子载波位置放置在高频子载波，以降低时域OFDM电信号的峰均功率比，提高有效信号功率且不明显损坏传输数据速率；(22)可见光正交多载波通信系统中，可达速率表示为其中，DNR表示LED动态范围-噪声比，TRR表示预留子载波数占所有子载波数的比率，表示经过预留子载波法优化后的信号峰均功率比，以最大化系统可达速率为准则，即计算出一系列DNR值下的最优TRR，使得Rate(DNR,TRR)达到最大，并形成DNR-TRR查找表；(23)通信建立的起始阶段通过导频信号估计出系统噪声，依次计算出DNR，依据DNR-TRR查找表得到最优TRR即可确定预留子载波数目与位置，通信建立后，系统通过导频周期性地估计噪声功率，联立DNR-TRR查找表并修正预留子载波数目，以获得当前系统最大可达速率，并实时自适应系统环境。3.根据权利要求2所述的基于子载波预留的可见光OFDM系统自适应低峰比方法，其特征在于：步骤(22)中所述的DNR取值从-5dB到50dB，间隔为1dB，连续两个DNR值之间采用线性插值方法拟合。4.根据权利要求1所述的基于子载波预留的可见光OFDM系统自适应低峰比方法，其特2CN109787685A权利要求书2/3页征在于：步骤(3)中所述共轭对称处理的具体方法为：(31)根据共轭对称要求，子载波映射如下：其中Yk表示共轭对称后的频域信号，N表示系统所有子载波数，Re(·)表示取实操作，*Im(·)表示取虚操作，(·)表示共轭操作，Xk指共轭对称前频域信号，具体表示为：其中Mk表示频域数据信号，表示预留子载波的下标集合，表示在{0,1,...,N/2}中的补集。5.根据权利要求1所述的基于子载波预留的可见光OFDM系统自适应低峰比方法，其特征在于：