一种自适应的可见光OFDM基带通信系统技术方案

技术编号:13953632 阅读:83 留言:0更新日期:2016-11-02 09:41
一种自适应的可见光OFDM基带传输系统,包括依序连接的串并转换模块与调制映射模块、插入导频并添零模块、IFFT模块、插入循环前缀模块、数模转换与LED驱动模块、光电接收与A/D转换模块、高通滤波和主放大电路模块、去除循环前缀模块、FFT与去除导频模块、解调映射模块及并串转换模块以及自适应控制模块。串并转换与调制映射模块、插入导频并添零模块、IFFT模块、插入循环前缀模块及该数模转换与LED驱动模块构成调制端。光电接收与A/D转换模块、高通滤波和主放大电路模块、去除循环前缀模块、FFT与去除导频模块、解调映射模块及并串转换模块构成接收端。调制端与接收端间为可见光信道,自适应控制模块与调制端及接收端均电性连接并用于信道估计以自适应处理。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种可见光OFDM基带信号传输发射机,特别涉及一种自适应的可见光OFDM基带发射机。
技术介绍
正交频分复用(OFDM)是一种被新一代移动通信技术广泛应用的通信调制技术。OFDM属于多载波调制技术,将信道分成若干正交子信道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,加载到彼此正交的子载波上进行多子信道传输。由于各子载波在频谱上允许重叠而在解调时可以互不干扰,所以OFDM的频谱利用率很高。而搭载了以OFDM技术为核心的室内白光LED通信系统成为近年来研究的热点,因为可见光通信系统兼顾照明与高速通信的双重功能,而且室内光通信具有信息保密功能。在OFDM可见光通信系统中,每个子信道上多采用正交振幅调制(QAM)来提高频谱效率。例如常见的调制方式有:QPSK、16QAM和64QAM三种,而子信道上能够传输比特数目分别是2、4和6比特。一般的OFDM系统采用固定的调制方式,若采用固定QPSK调制方式,系统的传输速率是最小的,一个子载波只能传输2比特数据;若固定采用16QAM的调制方式,系统传输效率和误码率水平居中;若采用固定64QAM的调制方式能够实现传输速率的最大化,但是其误码率也很大。为了提高系统的传输性能,有必要引入调制方式的自适应调制技术,即由信道估计获得每个信道的具体情况,然后根据信道情况来确定下次传输时该信道使用的调制方式,信道情况较好则采用高阶的调制方式,信道情况较差则采用低阶的调制方式。引入自适应技术,可以充分提高系统的传输效率。
技术实现思路
为解决固定调制方式OFDM系统的传输效率低的问题,提高系统的调制方式的灵活性和环境适应性,本技术提供一种调制方式自适应的可见光OFDM基带传输系统。该可见光OFDM基带通信系统包括依次顺序电性连接的串并转换模块与调制映射模块、插入导频并添零模块、IFFT模块、插入循环前缀模块、数模转换与LED驱动模块、光电接收与A/D转换模块、高通滤波和主放大电路模块、去除循环前缀模块、FFT与去除导频模块、解调映射模块及并串转换模块以及自适应控制模块。该串并转换与调制映射模块、该插入导频并添零模块、该IFFT模块、该插入循环前缀模块及该数模转换与LED驱动模块构成调制端。该光电接收与A/D转换模块、该高通滤波和主放大电路模块、该去除循环前缀模块、该FFT与去除导频模块、该解调映射模块及该并串转换模块构成接收端。该调制端与该接收端之间为可见光信道,该自适应控制模块与该调制端及该接收端均电性连接并用于进行信道估计以进行自适应处理。该调制端调制产生OFDM数字基带信号,该数字基带信号经过数模转换得到模拟信号,LED驱动模块驱动白光LED完成基带信号的发射,光电接收模块进行光电探测并接收该光信号,该光信号经高通滤波和主放大电路模块进行滤波放大后再利用A/D转换模块输出OFDM基带数字信号,该数字信号输入FPGA中的各模块中进行信号解调输出,同时该自适应控制模块进行自适应处理。该自适应控制模块进行自适应处理包括根据信道估计得到的信道平均信噪比,反馈给该调制端,调制端将该信道平均信噪比与各调制方式的信噪比门限值作比较,确定下次传输采取的调制方式是QPSK、16QAM或是64QAM。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是自适应可见光OFDM系统的原理图。图2是串并转换与调制映射模块硬件原理图。图3是插入导频、添零和IFFT硬件原理图。图4是插入循环前缀模块硬件原理图。图5是D/A转换电路图。图6是LED驱动电路图。图7是光电接收电路图。图8是高通滤波电路图。图9是主放大电路图。图10是自适应控制模块硬件原理图。具体实施例下面将结合本技术实施例中的附图,对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本技术保护的范围。本技术解决自适应的方法是:在调制端的OFDM序列中插入4个已知的导频,是为了在接收端进行信道估计。信道估计的结果是得到信道的信息,最后算出信道的平均误码率,信道平均信噪比的计算公式是:其中si和ri分别是传输的第i个导频信号和接收的第i个导频信号。与各调制方式的门限值作比较,以确定下次传输的调制方式。规则如下:(i)当不传输数据;(ii)当采用QPSK调制方式;(iii)当采用16QAM调制方式;(iv)当采用64QAM调制方式。其中SNRQPSK、SNR16QAM和SNR64QAM是在目标误码率不大于10-3的前提下,根据各调制方式的误码率曲线确定的。只要能够实现调制方式的自适应,就能提升系统的数据传输速率,这是本实验新型要实现的优化目标。本技术的可见光OFDM基带通信系统的工作过程及其硬件电路设计如下:选用Altera公司的EP2C5T144C8型号的FPGA芯片,运用Verilog HDL硬件编程语言实现芯片内硬件电路的搭建。该可见光OFDM基带通信系统的子载波数为64。FPGA在调制端实现了OFDM系统的调制,最终得到OFDM数字基带信号,再将数字基带信号经过芯片DAC0832数模转换得到模拟信号,驱动白光LED的可见光发射模块,完成基带信号的发射。在接收端,使用型号为BPW34 的PIN光电二极管及外围电路进行光电探测接收,经过滤波、放大后,利用模数转换芯片ADC0809输出OFDM基带数字信号。数字信号输入FPGA中的各模块中进行信号解调输出,同时进行自适应处理,即根据信道估计得到的信道信噪比,反馈给发送端,发送端将此信道信噪比与各调制方式的信噪比门限值作比较,确定下次传输采取的调制方式是QPSK、16QAM或是64QAM。系统的整体原理图在图1中给出,下面详细介绍自适应OFDM系统各关键模块的具体硬件实现。(1)串并转换(S/P转换)与调制映射模块请参阅图2,为串并转换与调制映射模块硬件原理图。其中串并转换与调制映射模块中各个标号的含义分别如下,(1)输入的串行数据;(2)b×48的寄存器,作用是将串行数据储存进48组b字节数据;(3)第1组输入数据;(4)比较器的参考值;(5)比较器;(6)输出端使能信号,比较器输出相等时有效;(7)映射值输出端。此串并转换与调制映射模块在FPGA中实现。不同调制方式:QPSK、16QAM和64QAM分别要求每个子载波传输的比特数目为b(b∈{2,4,6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应的可见光OFDM基带通信系统,其特征在于,该可见光OFDM基带通信系统包括依次顺序电性连接的串并转换模块与调制映射模块、插入导频并添零模块、IFFT模块、插入循环前缀模块、数模转换与LED驱动模块、光电接收与A/D转换模块、高通滤波和主放大电路模块、去除循环前缀模块、FFT与去除导频模块、解调映射模块及并串转换模块以及自适应控制模块,该串并转换与调制映射模块、该插入导频并添零模块、该IFFT模块、该插入循环前缀模块及该数模转换与LED驱动模块构成调制端,该光电接收与A/D转换模块、该高通滤波和主放大电路模块、该去除循环前缀模块、该FFT与去除导频模块、该解调映射模块及该并串转换模块构成接收端,该调制端与该接收端之间为可见光信道,该自适应控制模块与该调制端及该接收端均电性连接并用于进行信道估计以进行自适应处理。

【技术特征摘要】
1.一种自适应的可见光OFDM基带通信系统,其特征在于,该可见光OFDM基带通信系统包括依次顺序电性连接的串并转换模块与调制映射模块、插入导频并添零模块、IFFT模块、插入循环前缀模块、数模转换与LED驱动模块、光电接收与A/D转换模块、高通滤波和主放大电路模块、去除循环前缀模块、FFT与去除导频模块、解调映射模块及并串转换模块以及自适应控制模块,该串并转换与调制映射模块、该插入导频并添零模块、该IFFT模块、该插入循环前缀模块及该数模转换与LED驱动模块构成调制端,该光电接收与A/D转换模块、该高通滤波和主放大电路模块、该去除循环前缀模块、该FFT与去除导频模块、该解调映射模块及该并串转换模块构成接收端,该调制端与该接收端之间为可见光信道,该自适应控制模块与该调制端及该接收端均电性连接并用于进行信道估计以进行自适应处理。2.根据权利要求1所述的自适应的可见光OFDM基带通信系统,其特征在于:该调制端调制产生OFDM数字基带信号,该数字基带信号经过数模转换得到模拟信号,LED驱动模块驱动白光LED完成基带信号的发射,光电接收模块进行光电探测并接收该光信号,该光信号经高通滤波和主放大电路模块进行滤波放大后再利用A/D转换模块输出OFDM基带数字信号,该数字信号输入FPGA中的各模块中进行信号解调输出,同时该自适应控制模块进行自适应处理。3.根据权利要求2所述的自适应的可见光OFDM基带通信系统,其特征在于:该自适...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘羿辰张准蔡彦博吴航张斯琪梁逸曦
申请(专利权)人:华南师范大学
类型:新型
国别省市:广东;44

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