一种适用于可见光通信的DCO-OFDM系统直流偏置设置方法

摘要

本发明属于可见光通信领域，提供了一种适用于可见光通信的DCO-OFDM系统直流偏置设置方法。在信源信息经过调制之前对其进行信道编码，利用纠错编码较好的纠检错性能，综合考虑系统的可靠性和功率利用率，在发送端适当增加时域信号的削波比例，减小系统所需的直流偏置，提高系统功率利用率和照明亮度可调节范围。接收端通过信道编码的纠错能力弥补发送端的削波失真。本发明降低了发送端在进行DCO-OFDM调制时所需要添加的直流偏置的大小，提高了系统功率利用率，在一定程度上扩大了可见光通信在照明方面的亮度调节范围，使系统可靠性、应用性增强。

主权项

一种适用于可见光通信的DCO‑OFDM系统直流偏置设置方法，其特征在于：在DCO‑OFDM系统发送端确定时域光强调制信号的削波比例η，根据此削波比例η计算得到直流偏置B_DC的大小，接收端通过译码纠正发送端下削波引起的失真，具体包括以下步骤：1)在发送端，将随机产生的信源序列msg通过LDPC编码器进行纠错码编码，得到码字序列msg code；该码字序列的码率为R，码长为L；2)码字序列msg code经过M阶QAM调制后，得到复数信号X_i，3)复数信号X_i采用DCO‑OFDM进行传输，该DCO‑OFDM的子载波数为N；频域信号表征为：$X=[0,X_0,X_1,...X_{\frac{N}{2}-1},0,X_{\frac{N}{2}-1}^{*},...,X_1^{*},X_0^{*}]$其中X_i^*是X_i的共轭符号；4)经过步骤3)得到的频域信号X经过N点IFFT，得到离散的实值时域信号x_k，x_k以k^th为时间间隔采样的采样值为:$x\left(k\right)=\sqrt{\frac{1}{N}}\underset{m=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}{X}_m\exp \left(\frac{j2\mathrm{\pi km}}{N}\right)$4.1)将离散实值时域信号x_k建模为高斯随机变量，其均值为0，方差4.2)定义与将离散实值时域信号x_k标准差σ_D相关的DCO‑OFDM的直流偏置为B_DC＝μσ_D，μ是比例常数，B_DC的度量大小定义为10log₁₀(μ²+1)dB；4.3)削波比例η与直流偏置B_DC的关系为：$\eta =\exp (-\frac{B_{\mathrm{DC}}^2}{2{\sigma }_D^2})-\frac{B_{\mathrm{DC}}}{{\sigma }_D}\sqrt{2\pi }Q\left(\frac{B_{\mathrm{DC}}}{{\sigma }_D}\right)$由于步骤4.2)中B_DC＝μσ_D，所以上述公式等效为：$\eta =\exp (-\frac{{\mu }^2}{2})-\mu \sqrt{2\pi }·Q\left(\mu \right)$式中：$Q\left(\mu \right)=\frac{1}{\sqrt{2\pi }}{\int }_{\mu }^{\infty }{e}^{-\frac{x^2}{2}}\mathrm{dx};$4.4)按照上式关系，将比例常数μ从0开始取值，每次取值在原基础上增加0.01，直至取值为3，该比例常数μ为直流偏置常数；计算出每一个直流偏置常数μ对应的η值，然后反向根据η选取μ值，可以得到如表1所示的典型削波比例η和对应的直流偏置系数μ查找表1：表1削波比例η直流偏置系数μ直流偏置大小(dB)1％2.277.892％2.027.063％1.876.604％1.756.095％1.665.756％1.595.487％1.525.208％1.465.009％1.414.7510％1.364.5511％1.314.3412％1.274.1713％1.244.0414％1.203.8715％1.173.754.5)对x_k添加由上表查找得到的直流偏置B_DC，产生偏置信号x_DCO(k)＝x_k+B_DC，对x_DCO(k)进行下削波得到的光强调制正实时域信号x_DCO(k)由下式给出:$x_{\mathrm{DCO}}\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}{x}_{\mathrm{DC}}\left(k\right)& x_{\mathrm{DC}}\left(k\right)>0\\ 0& x_{\mathrm{DC}}\left(k\right)<0\end{array}\right.;$5)根据步骤4)得到的正实时域信号得到其概率密度函数，从而得到比特信噪比，最终信号依次通过去直流、FFT、QAM解调和LDPC译码器输出。