一种基于DFT扩频和归一化压扩变换联合技术降低P-OFDM系统PAPR的方法技术方案

技术编号:21917307 阅读:31 留言:0更新日期:2019-08-21 13:28
本发明专利技术提供了一种基于DFT扩频和归一化压扩变换联合技术降低P‑OFDM系统PAPR的方法,该方法包括信号发射步骤和信号接收步骤,信号发射步骤:产生伪随机二进制比特序列,经过QAM星座映射之后,进行离散傅里叶变换,得到的信号进行间隔插零和扩频操作之后经过快速傅里叶变换转换,生成双极性的时域复信号,将双极性时域复信号进行坐标转换,由极坐标系下的幅值和相位表示原复信号,幅值进行归一化压扩变换,添加循环前缀之后生成实正基带P‑OFDM信号,通过光电转换转换成光信号进行发送。本发明专利技术的有益效果是:本发明专利技术相比于其他技术,计算复杂度降低,能够有效降低信号PAPR,提高P‑OFDM系统传输性能。

A Method of Reducing PAPR in P-OFDM System Based on DFT Spread Spectrum and Normalized Compression Transform

【技术实现步骤摘要】
一种基于DFT扩频和归一化压扩变换联合技术降低P-OFDM系统PAPR的方法
本专利技术涉及光通信
,尤其涉及一种基于DFT扩频和归一化压扩变换联合技术降低P-OFDM系统PAPR的方法。
技术介绍
随着各种通信技术的不断发展,移动数字终端的范畴发生了革命性的变化,传统的接入网受到巨大的考验,无线频谱资源日趋紧张,在这样的背景下,集照明与通信于一体的可见光通信应运而生,环保的可见光通信将会大大的拓展通信频谱,解决无线频谱资源即将耗尽的危机。由于正交频分复用技术能够有效对抗多径干扰,减少码间串扰,因此将其应用于室内可见光通信领域能够提升系统传输性能。但在可见光通信系统中,需要将实正的单极性信号通过光强度调制将加载到光载波上,而传统OFDM时域信号为双极性复数信号,因此需要对OFDM进行单极化实正处理,常用的方法是利用Hermitan共轭对称特性将复数信号转变为实数信号,通过直流偏置或者间隔插零的方式实现单极化,因此常见的系统由DCO-OFDM,ACO-OFDM,P-OFDM等。而在这些系统中,P-OFDM的频带利用率优于ACO-OFDM系统,PAPR性能与功率效率均优于ACO-OFDM与DCO-OFDM系统,因此,在室内可见光通信系统中应用P-OFDM信号,不仅能够减少直流偏置的使用,而且能够有效的提升系统频带利用率与PAPR性能,但同时,P-OFDM系统仍然存在信号功率峰均比较高的问题,而有效降低信号功率峰均比能够提升系统平均功率,不仅能够提升信号质量,同时能够有效降低系统终端硬件需求与成本需求。目前,常见的降PAPR的方法有预失真方法、选择映射法(SelectedMapping,SLM)与部分传输序列法(PartialTransferSequence,PTS)。但预失真会在降PAPR的同时对系统性能有所影响;而SLM与PTS在一定程度上是通过增加计算量来获得良好的PAPR,增强了系统开销。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于DFT扩频和归一化压扩变换联合技术降低P-OFDM系统PAPR的方法及系统,在有效的降低P-OFDM的PAPR的同时降低系统实现复杂度,为实现上述目的,本专利技术的技术方案为:一种基于DFT扩频和归一化压扩变换联合技术降低P-OFDM系统PAPR的方法,信号发射步骤:产生伪随机二进制比特序列,经过QAM星座映射之后,进行离散傅里叶变换,得到的信号进行间隔插零和扩频操作之后经过快速傅里叶变换转换,生成双极性的时域复信号,将双极性时域复信号进行坐标转换,由极坐标系下的幅值和相位表示原复信号,幅值进行归一化压扩变换,相位映射为[0,1]之间的值,添加循环前缀之后生成实正基带P-OFDM信号,通过光电转换转换成光信号进行发送;信号接收步骤:在接收端通过雪崩光电二极管进行电光转换得到基带接收P-OFDM信号,再通过逆过程恢复原始比特序列。作为本专利技术的进一步改进,信号发射步骤包括如下步骤:第一步:在线下MATLAB模块中,随机产生一串二进制比特序列,经过串并变换之后,进行M-QAM星座映射,得到L路星座映射符号数据,进行L点离散傅里叶变换DFT后,对得到数据序列进行奇数位置间隔插零和补零扩频操作;第二步:对完成扩频的子载波信号进行N点快速傅里叶变换IFFT,生成时域双极性复数信号,提取前N/2个时域复信号进行坐标转换,将笛卡尔坐标系下的复信号转换成极坐标系的幅度和相位进行表示;第三步:对获得的幅度信号进行归一化压扩变换,同时,将获得的相位由[0,2π]映射至[0,1]进行表示;第四步:将幅值信号和相位信号组合在一起,形成一组单极性实正信号,对其添加循环前缀,经过并串变换,生成单极性实正基于DFT扩频和归一化压扩变换联合技术的P-OFDM基带信号;第五步:生成的基带P-OFDM信号被加载到任意波形发生器(AWG)后,经电放大器放大,再经可调电衰减器之后,驱动激光二极管实现电光转换,获得的基于DFT扩频的P-OFDM光信号,进入自由空间进行传输。作为本专利技术的进一步改进,在所述第一步中,对数据序列D进行奇数位置间隔插零,插零后数据表示为此时,该数据长度为2L,随后进行补零操作。作为本专利技术的进一步改进,在所述第二步中,对完成扩频的子载波信号进行N点快速傅里叶变换IFFT,生成时域双极性复数信号可以表示为:其中,作为本专利技术的进一步改进,在所述第二步中,提取前N/2个时域复信号进行坐标转换,将笛卡尔坐标系下的复信号转换成极坐标系的幅度和相位进行表示,其中幅度信号可以表示为:其中作为本专利技术的进一步改进,在所述第三步中,经过归一化压扩变换的时域幅度信号可以表示为:其中min(A)表示取最小幅度信号值,max(A)表示取最大幅度信号值。作为本专利技术的进一步改进,在所述第三步中,映射至[0,1]的相位信号可以表示为:其中作为本专利技术的进一步改进,在所述第四步中,将幅值信号和相位信号组合在一起,形成一组单极性实正信号为:作为本专利技术的进一步改进,信号接收步骤包括:第六步:接收的光信号通过雪崩光电二极管(APD)进行光电转换,获得的电信号经过数字示波器(DSO)采集送入线下模块进行处理;第七步:在线下处理模块中,对采集的电信号经过同步处理之后,进行串并转换与去循环前缀操作后,对接收的单极性时域符号提取前N/2个符号作为接收幅度信号,后N/2个符号作为相位信号;第八步:分别对提取单极性时域符号的幅度信号和相位信号进行归一化处理,再通过坐标逆转换,转换成笛卡尔坐标系下的双极性复信号;第九步:将获得的时域复信号进行N点快速傅里叶变换FFT、去零操作后,进行L点离散逆傅里叶变换IDFT,再进行M-QAM解调、并串处理恢复原始二进制比特序列。作为本专利技术的进一步改进,在所述第七步中,对接收的单极性时域符号提取前N/2个符号作为接收幅度信号,表示为:提取后N/2个符号作为相位信号,可以表示为:作为本专利技术的进一步改进,在所述第八步中,对提取单极性时域符号的幅度进行归一化处理之后获得的幅度信号可以表示:其中对接收相位信号进行归一化处理得到的信号可以表示为:其中作为本专利技术的进一步改进,在所述第八步中:通过坐标逆转换,将极坐标系下的单极性幅度和相位信号转换成笛卡尔坐标系下的双极性复信号可以表示为:其中本专利技术的有益效果是:本专利技术相比于传统P-OFDM,能够有效降低信号PAPR,同时相比于现有技术能够降低计算复杂度,节约系统开销,提高系统传输性能。附图说明图1是本专利技术基于DFT扩频和归一化压扩变换P-OFDM基带信号发射框图;图2是本专利技术的P-OFDM可见光通信系统框图;图3为本专利技术基于DFT扩频和归一化压扩变换P-OFDM基带信号接收框图;图4为本专利技术归一化压扩变换前后的时域波形图,图4(a)为采用没有进行归一化压扩变换的时域波形图,图4(b)为进行归一化压扩变换之后的时域波形图;图5为本专利技术与传统P-OFDM,DC-OFDMPAPR对比图。具体实施方式本专利技术公开了一种基于DFT扩频和归一化压扩变换联合技术降低P-OFDM系统PAPR的方法,下面将结合附图,对本专利技术技术方案具体步骤进行说明。第1步:如图1所示,在线下MATLAB模块中,随机产生一串二进制比特序列,经过串并变换之后,进行M-QAM星座映射,将多路比特信息映射至不同子载波上本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于DFT扩频和归一化压扩变换联合技术降低P‑OFDM系统PAPR的方法,其特征在于,包括:第一步:在线下MATLAB模块中,随机产生一串二进制比特序列,经过串并变换之后,进行M‑QAM星座映射,得到L路星座映射符号数据,进行L点离散傅里叶变换DFT后,对得到数据序列进行奇数位置间隔插零和补零扩频操作;第二步:对完成扩频的子载波信号进行N点快速傅里叶变换IFFT,生成时域双极性复数信号,提取前N/2个时域复信号进行坐标转换,将笛卡尔坐标系下的复信号转换成极坐标系的幅度和相位进行表示;第三步:对获得的幅度信号进行归一化压扩变换,同时,将获得的相位由[0,2π]映射至[0,1]进行表示;第四步:将幅值信号和相位信号组合在一起,形成一组单极性实正信号,对其添加循环前缀,经过并串变换,生成单极性实正基于DFT扩频和归一化压扩变换联合技术的P‑OFDM基带信号;第五步:生成的基带P‑OFDM信号被加载到任意波形发生器后,经电放大器放大,再经可调电衰减器之后,驱动激光二极管实现电光转换,获得的基于DFT扩频的P‑OFDM光信号,进入自由空间进行传输;第六步:接收的光信号通过雪崩光电二极管进行光电转换,获得的电信号经过数字示波器采集送入线下模块进行处理;第七步:在线下处理模块中,对采集的电信号经过同步处理之后,进行串并转换与去循环前缀操作后,对接收的单极性时域符号提取前N/2个符号作为接收幅度信号,后N/2个符号作为相位信号;第八步:分别对提取单极性时域符号的幅度信号和相位信号进行归一化处理,再通过坐标逆转换,转换成笛卡尔坐标系下的双极性复信号;第九步:将获得的时域复信号进行N点快速傅里叶变换FFT、去零操作后,进行L点离散逆傅里叶变换IDFT,再进行M‑QAM解调、并串处理恢复原始二进制比特序列。...

【技术特征摘要】
1.一种基于DFT扩频和归一化压扩变换联合技术降低P-OFDM系统PAPR的方法,其特征在于,包括:第一步:在线下MATLAB模块中,随机产生一串二进制比特序列,经过串并变换之后,进行M-QAM星座映射,得到L路星座映射符号数据,进行L点离散傅里叶变换DFT后,对得到数据序列进行奇数位置间隔插零和补零扩频操作;第二步:对完成扩频的子载波信号进行N点快速傅里叶变换IFFT,生成时域双极性复数信号,提取前N/2个时域复信号进行坐标转换,将笛卡尔坐标系下的复信号转换成极坐标系的幅度和相位进行表示;第三步:对获得的幅度信号进行归一化压扩变换,同时,将获得的相位由[0,2π]映射至[0,1]进行表示;第四步:将幅值信号和相位信号组合在一起,形成一组单极性实正信号,对其添加循环前缀,经过并串变换,生成单极性实正基于DFT扩频和归一化压扩变换联合技术的P-OFDM基带信号;第五步:生成的基带P-OFDM信号被加载到任意波形发生器后,经电放大器放大,再经可调电衰减器之后,驱动激光二极管实现电光转换,获得的基于DFT扩频的P-OFDM光信号,进入自由空间进行传输;第六步:接收的光信号通过雪崩光电二极管进行光电转换,获得的电信号经过数字示波器采集送入线下模块进行处理;第七步:在线下处理模块中,对采集的电信号经过同步处理之后,进行串并转换与去循环前缀操作后,对接收的单极性时域符号提取前N/2个符号作为接收幅度信号,后N/2个符号作为相位信号;第八步:分别对提取单极性时域符号的幅度信号和相位信号进行归一化处理,再通过坐标逆转换,转换成笛卡尔坐标系下的双极性复信号;第九步:将获得的时域复信号进行N点快速傅里叶变换FFT、去零操作后,进行L点离散逆傅里叶变换IDFT,再进行M-QAM解调、并串处理恢复原始二进制比特序列。2.根据权利要求1所述的基于DFT扩频和归一化压扩变换联合技术降低P-OFDM系统PAPR的方法,其特征在于,第二步中,对完成扩频的子载波信号进行N点快速傅里叶变换IFFT,生成时域双极性复数信号可以表示为:其中,3.根据权利要求1所述的基于DFT扩频和归一...

【专利技术属性】
技术研发人员:唐琪刘星明李坤颖孔令晶桂荣枝
申请(专利权)人:深圳信息职业技术学院
类型:发明
国别省市:广东,44

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