一种CDMA结合ACO‑OFDM的光多载波码分多址系统通信方法技术方案

技术编号:11529148 阅读:114 留言:0更新日期:2015-05-31 17:47
本发明专利技术公开了一种CDMA结合ACO‑OFDM的光多载波码分多址系统通信方法。其主要步骤是:(1)每个用户符号扩频后对应相加,生成包含所有用户信息的扩频信号;(2)扩频信号被映射成一个满足厄米特对称的信号,其仅奇数子载波包含信息,偶数子载波全部为0,从而保证IFFT输出为实信号;(3)对映射后的信号尺度变化,变化因子决定了IFFT输出信号的方差,从而达到限制发射光功率的目的;(4)对IFFT输出的实信号限幅,以满足实际光源工作在线性区;(5)接收端仅提取FFT输出的奇数子载波的前一半信号;(6)提取信号经过均衡器以补偿限幅衰减和尺度变换。该系统能满足多用户环境下光无线通信强度调制直接检测系统的要求,并能够按照系统要求限制光发射功率。

【技术实现步骤摘要】
一种CDMA结合ACO-OFDM的光多载波码分多址系统通信方法
本专利技术涉及码分多址和光多载波调制结合的光无线通信系统,尤其是涉及码分多址和非对称限幅光正交频分复用结合的光多载波码分多址系统。
技术介绍
随着用户对实时宽带无线数据需求的不断增大,传统的射频(RadioFrequency,RF)接入技术存在着频谱资源稀缺,安全性差,严重的电磁干扰和巨大的能耗等不足。光无线通信(Opticalwirelesscommunication,OWC)可以提供巨大的频谱资源,无需频谱许可,无电磁干扰和系统实现简单等优点,被认为是RF很有前景的互补型接入技术。码分多址(CodeDivisionMultipleAccess,CDMA)作为第三代移动通信(3rd-Generation,3G)的核心技术,具有多址接入能力强、抗窄带噪声性能好、抗多径衰落能力强和保密性好等优点,但是无线技术存在的高频谱效率要求和严重频率选择性衰落两个方面,CDMA技术如何应对这两个挑战成为下一代多址接入技术设计的关键。正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)是一类多载波调制技术,在抗多径效应引起的码间串扰方面有其固有优势,非常适合高速无线数据通信。多载波码分多址(MultiCarrier-CodeDivisionMultipleAccess,MC-CDMA)是将CDMA和OFDM相结合的技术,具有抗窄带噪声干扰、多径效应引起的码间干扰等方面的优势,并具有频率分集的特点。早在1993年文献[1]“Multi-carrierCDMAinindoorwirelessradionetworks”.(N.Yee,J.P.Linnarz,G.Fettweis.ProceedingsIEEEInternationalSymposiumonPersonal,IndoorandMobileRadioCommun.[C],1993,pp.109-113)就提出了MC-CDMA技术方案,参见图1所示其基本原理是:在发送端,设有U个用户同时发送信息,其中第u个用户输入的信息符号为au(k),k表示第k个符号间隔,au(k)以等概率取值于±1,Ts为信息符号周期。au(k)首先输入到一个复制器,其输出为N路并行的au(k)复制的符号;然后N路并行符号和第u个用户的长为N的正交扩频序列Cu按照对应位(Chip)相乘,并行输出的N长符号序列再进行载波调制,调制子载波的频率间隔为F/Ts,其中F是整数,因此各个子载波间是正交的且包含了扩频序列符号;最后将并行的N路调制信号相加,作为第u个用户的输出信号su(t)。通常每路子载波信号间是独立的,所以其和信号su(t)是一个复信号。经过信道传输后,在接收端收到的信号r(t)是U个用户信号的混合信号。参见图2所示,信号r(t)经过解调器后输出N路子载波信号,每一路信号再乘以一个合并因子后将N路信号分别经过低通滤波器(LowPassFilter,LPF),输出的基带信号相加,然后抽样后产生第k个符号的判决变量bu。在实际的系统中调制解调可以使用逆快速傅里叶变换/快速傅里叶变换(IFFT/FFT)算法来实现。自MC-CDMA提出后,学者们对其在RF系统中的应用进行了大量研究。但是在光无线通信系统中研究应用MC-CDMA技术的文献较少,主要有以下相关研究:(1)国内西安电子科技大学的栾英姿在参考文献[2]“MC-CDMAforopticalwirelesscommunications”(Y.Luan,G.Jiang,andJ.Li.Proc.SPIE6021,OpticalTransmission,Switching,andSubsystemsIII[C],2005,pp.60210Z-60210Z-8)中提出在光无线通信系统中应用MC-CDMA技术,设计了在上行链路时采用解相关-并行干扰抵消(DEC-PIC)技术进行多用户检测的系统模型,给出了计算信干噪比的公式。(2)泰国学者MuhammadZubairFarooqui,PoompatSaengudomlert在参考文献[3]“TransmitpowerreductionthroughsubcarrierselectionforMC-CDMA-basedindooropticalwirelesscommunicationswithIM/DD”(EurasipJournalonWirelessCommunicationsAndNetworking[J],2013:138)中研究在下行链路中,强度调制/直接检测(IntensityModulationDirectDetection,IM/DD)系统中通过子载波选择来减少平均发送功率的方法。(3)英国学者F.E.Alsaadi,J.M.Elmirghani在参考文献[4]“MC-CDMAIndoorOpticalWirelessSystem”(2007IEEEGlobalTelecommunicationsConference[C],2007,pp.2455-2460),参考文献[5]“MobileMC-CDMAopticalwirelesssystememployinganadaptivemultibeamtransmitteranddiversityreceiversinarealindoorenvironment”(IEEE2008InternationalConferenceonCommunications[C],2008,pp.5196-5203),参考文献[6]“AdaptiveMobileLineStripMultibeamMC-CDMAOpticalWirelessSystemEmployingImagingDetectioninaRealIndoorEnvironment”(IEEEJournalonSelectedAreasInCommunications[J],2009,vol.27,no.9,pp.1663-1675)中研究在不同的室内信道环境下,采用不同的检测技术分析了光MC-CDMA的系统性能。在光无线通信系统中,通常采用IM/DD调制方式,即就是信号直接调制发送端的非相干发光二极管(Light-EmittingDiode,LED)的强度(而非幅度),那么就需要驱动LED的信号是非负实数信号。但是在参考文献[2,3]中,研究应用于光无线通信的MC-CDMA系统时,CDMA和传统的OFDM相结合,那么MC-CDMA系统输出信号是一个复信号,如果直接用于驱动LED时,信号的相位信息将丢失掉。在参考文献[4,5,6]中MC-CDMA输出信号同样是复信号,文中提出在发送端用两个LED分别来传送复信号的实部和虚部。但是在IM/DD系统中接收端直接检测时,在光电检测器(Photodiode,PD)中要将载荷实部和虚部信息的两路光信号同步分离将很难实现。此外,两路信号经过信道传输后再合并,恢复的复信号所受到的加性噪声干扰将是一路传输信号的两倍。另一方面,在参考文献[2,3,4,5,6]中都假设发送端的发光光源是理想的器件,而没有考虑实际的器件在正本文档来自技高网...
一种<a href="http://www.xjishu.com/zhuanli/62/CN104660390.html" title="一种CDMA结合ACO‑OFDM的光多载波码分多址系统通信方法原文来自X技术">CDMA结合ACO‑OFDM的光多载波码分多址系统通信方法</a>

【技术保护点】
一种CDMA结合ACO‑OFDM的光多载波码分多址系统通信方法,其特征在于:具体按照以下步骤实施:发送端:步骤1:每个用户的调制符号扩频,将所有用户的扩频信号相加,生成一个包含所有用户信息的扩频信号;步骤2:对扩频信号进行映射操作,映射输出信号满足厄米特对称特性,以保证IFFT变换输出信号是一个实信号;步骤3:对映射后的信号尺度变化,变化因子决定了IFFT输出信号的方差,进一步达到限制LED发光功率的目的;步骤4:进行IFFT变换,并对输出信号限幅,将限幅输出信号与LED的直流偏置信号之和作为LED的驱动信号,可使其工作在线性区;步骤5:对限幅后的信号添加循环前缀,并串转换和数模转换后加上直流偏置信号,驱动LED光源发光;接收端:步骤1:接收器检测光信号,光电转换后对电信号离散化,串并转换,删除循环前缀后输入到FFT;步骤2:在接收端仅提取FFT输出信号中前一半的奇数子载波信号,然后对提取的信号均衡处理,以补偿限幅带来的信号衰减和尺度变化因子;步骤3:将均衡器输出的信号分集接收,解调输出用户的信息比特。

【技术特征摘要】
1.一种CDMA结合ACO-OFDM的光多载波码分多址系统通信方法,其特征在于:具体按照以下步骤实施:发送端:步骤1:每个用户的调制符号扩频,将所有用户的扩频信号相加,生成一个包含所有用户信息的扩频信号;步骤2:对扩频信号进行映射操作,映射输出信号满足厄米特对称特性,以保证IFFT变换输出信号是一个实信号;所述扩频信号Xss(m)表示为:其中cu(m)表示用户u的长为G扩频序列的第m位,U表示总用户数,Xu(i)表示第u个用户的第i个调制符号,调制符号的平均功率为1;映射输出信号满足厄米特对称特性,其中仅奇数子载波包含信息,偶数子载波全部为0,所述映射操作是:映射输出信号其中(·)*表示共轭运算,(·)T表示矩阵的转置;步骤3:对映射输出信号Xmapping乘以一个尺度变化因子,尺度变化因子为:其中σx表示IFFT输出信号的均方差值,|·|表示信号的模运算,N表示IFFT变换的维数N=4G,变化因子决定了IFFT输出信号的方差,进一步达到限制LED发光功率的目的;步骤4:进行IFFT变换,并对输出信号限幅,将限幅输出信号与LED的直流偏置信号之和作为LED的驱动信号,可使其工作在线性区;步骤5:对限幅后的信号添加循环前缀,并串转换和数模转换后加上直流偏置信号,驱动LED光源发光;接收端:步骤1:接收器检测光信号,光电转换后对电信号离散化,串并转换,删除循环前缀后输入到FFT;步骤2:在接收端仅提取F...

【专利技术属性】
技术研发人员:贾科军郝莉
申请(专利权)人:西南交通大学
类型:发明
国别省市:四川;51

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1