一种VLC/RF混合OFDM基带系统技术方案

本发明专利技术公开了一种VLC/RF混合OFDM基带系统，其中的关键模块是带宽功率分配器、带宽功率合并器、混合IFFT以及混合FFT。带宽功率分配器用于分配不同长度的比特串到VLC/RF链路，带宽功率合并器用于合并VLC/RF链路上的比特串，混合IFFT用于产生混合HRO‑OFDM符号，混合FFT用于解HRO‑OFDM符号。本发明专利技术又提供了一种适用上述基带的HRO‑OFDM优化方法，该方法实现了带宽功率分配器和带宽功率合并器的核心功能。本发明专利技术解决了传统的混合VLC/RF接入点系统只能使用分立接入点而不能同时调度基带功率与带宽的弊端，并通过HRO‑OFDM优化方法进一步提高用户速率，优于现有的RF‑OFDM基带、VLC‑OFDM基带以及传统的混合VLC/RF接入点系统。

A VLC/RF hybrid OFDM baseband system

The present invention discloses a VLC/RF hybrid OFDM baseband system, in which the key modules are the bandwidth power divider, the bandwidth power combiner, the hybrid IFFT and the mixed FFT. The bandwidth power divider is used to allocate bits of different lengths to the VLC/RF link. The bandwidth power combiner is used to merge the bit strings on the VLC/RF link, and the hybrid IFFT is used to produce a mixed HRO OFDM symbol, and the mixed FFT is used to solve the HRO OFDM symbol. The invention also provides a HRO OFDM optimization method for the above baseband, which realizes the core function of the bandwidth power divider and the bandwidth power combiner. The invention solves the problem that the traditional hybrid VLC/RF access point system can only use the discrete access point and can not simultaneously schedule the baseband power and bandwidth, and further improves the user rate through the HRO OFDM optimization method, which is superior to the existing RF OFDM baseband, VLC OFDM baseband and the hybrid VLC/RF access point system.

【技术实现步骤摘要】
一种VLC/RF混合OFDM基带系统
本专利技术涉及可见光通信与射频通信领域，尤其涉及一种VLC/RF混合OFDM基带系统。
技术介绍
VLC(VisibleLightCommunication，可见光通信)技术是指利用可见光波段的光作为信息载体，无需光纤等有线信道的传输介质，在空气中直接传输光信号的通信方式。随着人们对数据服务的需求不断增长，无线网络在不断地提升可提供的容量和频谱效率。然而，由于频谱资源有限，且大部分的频谱已经被授权占用，无线频段变得越来越拥挤。VLC作为新兴的无线通信技术，被寄予厚望。VLC使用极其丰富的未授权的频谱资源，可以在提供正常照明的同时，提供非常高速的通信链路，具有带宽大、绿色低碳、安全性高和低成本等优点。RF(RadioFrequency，无线射频)是指频谱范围在500MHz到38GHz之间的电磁波，在通信领域中常用于对信号进行调制传输。OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交频分复用技术)是一种多载波调制技术，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，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰(ISI)。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上可以看成平坦性衰落，从而可以消除码间串扰，而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。它的调制和解调是分别基于IFFT和FFT来实现的，是实现复杂度最低、应用最广的一种多载波传输方案。在未来，随着可见光通信技术的推进，在室内会存在很多个VLC接入点和RF接入点，因此，VLC接入点的基带可以和RF接入点的基带进行融合，形成一个混合基带。在混合基带中，VLC和RF互为补充，利用各自的信道特性可以达到更高的容量和速率，从而提供更好的数据服务。考虑到VLC与RF进行信号传输的方法不同，需要一种合适的混合基带设计方案与一种合适的OFDM方法来保证兼容性与稳定性。但是，目前还没有较为完善的方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种VLC/RF混合OFDM基带系统，可以提高基带性能，提升传输速率。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种VLC/RF混合OFDM基带系统，包括：发射机基带与接收机基带；其中：发射机基带，用于对输入的比特序列进行带宽功率分配与调制后输出不同符号，包含了VLC链路传输的符号与RF链路传输的符号，VLC链路传输的符号与RF链路传输的符号均通过混合IFFT方式各自变换为一路HRO-OFDM符号，两路HRO-OFDM符号均经过并串转换后对应的传送到LED与天线上向外发射；接收机基带，用于接收两路HRO-OFDM符号，通过串并转换与混合IFFT方式获得相应的VLC链路传输的符号与RF链路传输的符号，再通过解调与带宽功率合并处理后传输至比特信宿；同时，接收机基带还对RF链路与VLC链路中每个子载波进行信道估计并反馈给发射机基带，由发射机基带根据这些反馈信息调整带宽功率分配方式。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，可以实现VLC/RF混合OFDM基带的结构设计，提升基带的整体性能；同时，可以使得功率与带宽分配可以在RF链路与VLC链路中保持一定的平衡，在VLC链路由于可视范围受限造成衰减时，将VLC链路上的带宽分配到RF链路上，使得速率能保持在与单独的RF-OFDM基带为同一水平，避免了系统的性能下降。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例提供的一种VLC/RF混合OFDM基带系统的示意图；图2为本专利技术实施例提供的HRO-OFDM优化方法的原理图；图3为本专利技术实施例提供的系统仿真场景示意图；图4为本专利技术实施例提供的本专利技术方案与传统方案的性能分析图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术实施例提供一种VLC/RF混合OFDM基带系统，可以用来解决VLC链路与RF链路在基带进行混合时遇到的问题，同时解决了在混合基带下OFDM的设计问题。系统主要结构如图1所示，适用于该基带系统的HRO-OFDM(HybridofRadioandOpticalOFDM，混合无线电光正交频分复用)优化方法的原理如图2所示，系统的仿真场景如图3所述。参见图1，该基带系统主要包括两部分：发射机基带与接收机基带；其中：发射机基带，用于对输入的比特序列进行带宽功率分配与调制后输出不同符号，包含了VLC链路传输的符号与RF链路传输的符号，VLC链路传输的符号与RF链路传输的符号均通过混合IFFT方式各自变换为一路HRO-OFDM符号，两路HRO-OFDM符号均经过并串转换后对应的传送到LED与天线上向外发射；接收机基带，用于接收两路HRO-OFDM符号，通过串并转换与混合IFFT方式获得相应的VLC链路传输的符号与RF链路传输的符号，再通过解调与带宽功率合并处理后传输至比特信宿；同时，接收机基带还对RF链路与VLC链路中每个子载波进行信道估计并反馈给发射机基带，由发射机基带根据这些反馈信息调整带宽功率分配方式。本专利技术实施例中，所述发射机基带主要包括：带宽功率分配器、调制映射器、Hermitian共轭模块、混合IFFT模块、并串转换器、LED与发射天线；其中：所述带宽功率分配器，用于根据CSI(ChannelStateInformation，信道状态信息)与用户带宽使用HRO-OFDM优化方法算出应该使用的子载波数目与被选中的每个子载波需要分配的功率，再通过Levin-Campello算法计算出每个被选中的子载波上放置的比特长度；最后，将输入的比特序列拆分成不同的长度送往调制映射器；还用于结合接收机基带反馈的信道估计结果使用的HRO-OFDM优化方法调整带宽功率分配方式；所述调制映射器，用于识别不同长度的比特串，将不同长度的比特串调制成不同的符号，从而获得VLC链路传输的符号与RF链路传输的符号；Hermitian共轭模块，用于对VLC链路传输的符号进行Hermitian共轭处理；混合IFFT模块，用于对调制映射器输出的RF链路传输的符号与Hermitian共轭模块输出的VLC链路传输的符号分别进行IFFT处理，输出两路HRO-OFDM符号；并串转换器，用于分别对两路HRO-OFDM符号加上循环前缀，并做并串转换处理，最后对应的通过LED与天线向外发射。本专利技术实施例中，所述接收机基带主要包括：带宽功率合并器、解调解映射器、混合FFT模块、串并转换器、光电二极管与接收天线；其中：串并转换器，用于将光电二极管与接收天线接收到的两路HRO-OFDM符号做串并转换与去除循环前缀处理后送入混合FFT模块；混合FFT模块，用于对输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种VLC/RF混合OFDM基带系统，其特征在于，包括：发射机基带与接收机基带；其中：发射机基带，用于对输入的比特序列进行带宽功率分配与调制后输出不同符号，包含了VLC链路传输的符号与RF链路传输的符号，VLC链路传输的符号与RF链路传输的符号均通过混合IFFT方式各自变换为一路HRO‑OFDM符号，两路HRO‑OFDM符号均经过并串转换后对应的传送到LED与天线上向外发射；接收机基带，用于接收两路HRO‑OFDM符号，通过串并转换与混合IFFT方式获得相应的VLC链路传输的符号与RF链路传输的符号，再通过解调与带宽功率合并处理后传输至比特信宿；同时，接收机基带还对RF链路与VLC链路中每个子载波进行信道估计并反馈给发射机基带，由发射机基带根据这些反馈信息调整带宽功率分配方式。

【技术特征摘要】
1.一种VLC/RF混合OFDM基带系统，其特征在于，包括：发射机基带与接收机基带；其中：发射机基带，用于对输入的比特序列进行带宽功率分配与调制后输出不同符号，包含了VLC链路传输的符号与RF链路传输的符号，VLC链路传输的符号与RF链路传输的符号均通过混合IFFT方式各自变换为一路HRO-OFDM符号，两路HRO-OFDM符号均经过并串转换后对应的传送到LED与天线上向外发射；接收机基带，用于接收两路HRO-OFDM符号，通过串并转换与混合IFFT方式获得相应的VLC链路传输的符号与RF链路传输的符号，再通过解调与带宽功率合并处理后传输至比特信宿；同时，接收机基带还对RF链路与VLC链路中每个子载波进行信道估计并反馈给发射机基带，由发射机基带根据这些反馈信息调整带宽功率分配方式。2.根据权利要求1所述的一种VLC/RF混合OFDM基带系统，其特征在于，所述发射机基带包括：带宽功率分配器、调制映射器、Hermitian共轭模块、混合IFFT模块、并串转换器、LED与发射天线；其中：所述带宽功率分配器，用于根据CSI与用户带宽使用HRO-OFDM优化方法算出应该使用的子载波数目与被选中的每个子载波需要分配的功率，再通过Levin-Campello算法计算出每个被选中的子载波上放置的比特长度；最后，将输入的比特序列拆分成不同的长度送往调制映射器；还用于结合接收机基带反馈的信道估计结果使用的HRO-OFDM优化方法调整带宽功率分配方式；所述调制映射器，用于识别不同长度的比特串，将不同长度的比特串调制成不同的符号，从而获得VLC链路传输的符号与RF链路传输的符号；Hermitian共轭模...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴方舟，陈力，陈晓辉，王卫东，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34