一种采用削波搬移的低峰均比无线光传输方法技术

本发明专利技术公开了一种采用削波搬移的低峰均比无线光传输方法，利用ACO-OFDM时域信号的成对信号中有一个必为0的特点，如果这个成对信号中的正值信号超过了设定的门限值，就对它削波，消掉的量放在这个成对信号中为0的位置上，从而达到降低PAPR的作用。本发明专利技术实现简单，能够有效降低ACO-OFDM无线光通信系统的峰均功率比，减少系统功耗，并且降低了对功率放大器和LED灯线性度的要求，减小了信号在电、光域的非线性失真，从而提高系统接收性能。

【技术实现步骤摘要】
一种采用削波搬移的低峰均比无线光传输方法
本专利技术涉及一种采用削波搬移的低峰均比无线光传输方法，属于无线光通信技术。
技术介绍
无线光通信(OWC)因其频谱资源丰富且不受限制、发射功率大可提高接受信噪比、电磁辐射水平低、安全性好等优势而获得通信领域研究人员的关注，并逐渐成为研究热点。为了提高无线光通信系统的传输速率，对抗多径干扰，OFDM调制方式被引入其中，研究人员从理论及实验中发现OFDM是一种有效提高无线光通信系统性能的方式。由于目前的无线光通信系统普遍采用强度调制/直接检测(IM/DD)，因此要保证OFDM时域信号的正实性。现在被广泛采用的两个光通信OFDM结构是非对称削波光OFDM(ACO-OFDM)和直流偏置光OFDM(DCO-OFDM)。ACO-OFDM是对传统OFDM在光通信特殊信道传输的改良，由澳大利亚科学家JeanArmstrong在2006年提出，它基本的思路就是用更多的子载波通过Fourier变换的一些性质来换取发射符号在时域满足光信道的特性，它的频域符号满足共轭对称性且偶数子载波上的值全为0，只有1/4的子载波用于发送有效符号，因此频谱利用率比较低；但它不要加直流偏置，可以提高能量利用率。DCO-OFDM的频域符号也满足共轭对称性，但不要求偶数子载波上的值为0，有1/2的子载波用于传输有效符号，频谱利用率高，但是其为了使时域信号是正值，需要对IFFT输出的信号加额外的直流偏置，降低了能量利用率。峰均比(PAPR)过高的问题一直是OFDM系统的主要缺点，这个问题同样存在于无线光通信的OFDM系统中，PAPR过高会使信号通过功放或LED驱动电路时进入非线性区，从而导致信号失真，这样会对系统的整体性能产生很大影响，所以有必要对无线光通信OFDM系统进行降低PAPR的优化。目前抑制PAPR的方法大致可以被分为三类。第一类是预畸变技术，即在信号经过放大之前对功率大于门限值的信号进行非线性畸变，包括限幅、峰值窗以及压缩扩展等；第二类是编码，即避免采用那些会生成大峰均比的编码图样，如采用M序列、循环编码、分组编码等；第三类方法是概率类方法，利用不同的加扰序列对OFDM信号进行加权处理，从而选择PAPR较小的码字来传输，如选择性映射部分传输序列(PTS)和(SLM)。这些方法都能在一定程度上降低OFDM系统的PAPR，但他们计算量很大。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种采用削波搬移的低峰均比无线光传输方法，在ACO-OFDM系统中利用其时域信号的成对信号有一个必为0的特点，如果这个成对信号中的正值信号超过了系统对发送信号最大峰值的限制，就对它削波；但与现有的削波方法不同，削掉的信号部分不是直接扔掉，而是放在这个成对信号中为0的位置上，这种方法可以在尽量保留有效信号的同时，有效降低系统的PAPR，从而提高传输性能。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种采用削波搬移的低峰均比无线光传输方法，利用ACO-OFDM时域信号的成对信号中有一个必为0的特点，如果这个成对信号中的正值信号超过了设定的门限值，就对它削波，但是消掉的量不是直接丢弃，而是放在这个成对信号中为0的位置上，从而达到降低PAPR的作用，同时对通信可靠性没有造成太大的伤害。该方法实现简单，PAPR的改善降低了系统对功放和LED灯线性度的要求，减少了信号在电、光域的非线性失真，提高了系统接收性能。上述方法的具体实现包括如下步骤：(1)在发射端，无线光通信系统采用ACO-OFDM进行信号传输，其中OFDM系统的子载波数为N；已知ACO-OFDM特征，系统所有子载波中只有N/4个子载波传输有效数据；发射端产生的二进制数据源经过多进制正交幅度调制(M-QAM)，形成待发送的频域信号(2)在ACO-OFDM中，子载波上数据映射按照下面公式进行，满足共轭对称性并且所有偶数子载波上的信号设为0：其中，(·)*表示取复数共轭；(3)频域信号经过N点IFFT后转为实值时域OFDM信号如下：其中，n表示OFDM时域符号的位置；(4)对时域OFDM信号按照如下公式进行负值削波，得到信号xc：(5)根据系统功率放大器线性要求，系统设定发送信号的最大峰值不超过功率放大器线性放大区域最大值ηc；对xc进行上限削波及削波搬移，按如下公式进行：ηc,xc[n+N2]=0(xc[n+N2]-ηc,ηc)xc[n]=0,xc[n+N2]>ηc]]>从上面的公式可以看出发送端的发射信号有4种取值可能，分别记为：H1:(xc[n],0)；H3:(ηc,xc[n]-ηc)；(6)经过调整后的信号xuc＝(xuc[0],xuc[1],…,xuc[N-1])送往光通信发射模块，驱动LED灯发射；(7)在接收端，光电二极管将光信号转换为时域电信号yuc，分别针对每一组对称的信号组合采用最大后验准则(MAP)进行信号检测；通过信号检测估计出该信号组合在发射端是步骤(5)所述四种可能中的哪一种，然后根据步骤(5)中上削波公式的逆过程进行削波恢复，得到恢复后的时域信号yc；对yc作N点FFT变换后得到频域接收信号Yc，去掉共轭子载波数据获得解调信号。有益效果：本专利技术提供的采用削波搬移的低峰均比无线光传输方法，具有如下优势：1、不需要传输额外的边带信息，不浪费频率资源即可有效的降低系统峰均功率比；2、充分利用光无线通信ACO-OFDM技术特点，在尽量保留原始信号信息的前提下进行削波搬移处理，降低系统的峰均比；3、无论是发射机还是接收机的实现都非常简单；4、低PAPR可以降低系统对功放和LED灯线性度的要求，降低发射机的实现难度，并且降低由于功放和LED灯非线性特性而导致的非线性失真，提高系统的接收性能。附图说明图1为本专利技术提出的采用削波搬移的低峰均比无线光传输方法的系统框图；其中1(a)为系统框图，1(b)为系统框图中的负值削波模块的具体框图，1(c)为系统框图中的上削波及削波搬移模块的具体框图；图2为采用削波搬移的低峰均比无线光传输方法的发射端时域信号处理示意图；其中2(a)为原始的OFDM光传输系统时域信号，2(b)为ACO-OFDM光传输系统时域信号，2(c)为经过削波搬移后的ACO-OFDM光传输系统时域信号；图3为本专利技术与原始的光通信ACO-OFDM的PAPR互补累计概率分布曲线图；图4为本专利技术与原始的光通信ACO-OFDM、直接削波ACO-OFDM的误比特率-信噪比(BER-SNR)性能比较图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。一种采用削波搬移的低峰均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用削波搬移的低峰均比无线光传输方法，其特征在于：利用ACO‑OFDM时域信号的成对信号中有一个必为0的特点，如果这个成对信号中的正值信号超过了设定的门限值，就对它削波，消掉的量放在这个成对信号中为0的位置上，从而达到降低PAPR的作用。

【技术特征摘要】
1.一种采用削波搬移的低峰均比无线光传输方法，其特征在于：利用ACO-OFDM时域信号的成对信号中有一个必为0的特点，如果这个成对信号中的正值信号超过了设定的门限值，就对它削波，消掉的量放在这个成对信号中为0的位置上，从而达到降低PAPR的作用；包括如下步骤：(1)在发射端，无线光通信系统采用ACO-OFDM进行信号传输，其中OFDM系统的子载波数为N；已知ACO-OFDM特征，系统所有子载波中只有N/4个子载波传输有效数据；发射端产生的二进制数据源经过多进制正交幅度调制，形成待发送的频域信号(2)在ACO-OFDM中，子载波上数据映射按照下面公式进行，满足共轭对称性并且所有偶数子载波上的信号设为0：其中，(·)*表示取复数共轭；(3)频域信号经过N点IFFT后转为实值时域OFDM信号如下：其中，n表示OFDM时域符号的位置；(4)对时域OFDM信号按照如下公式进行负值削波，得到信号xc：(5)根据系统功率放大器线性要求，系统设定发送信号的最大峰值不超过功率放大器线性放大区域最大值ηc；对xc进行上限削波及削波搬移，按如下公式进行：

【专利技术属性】
技术研发人员：许威，吴满，张华，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32