一种应用于可见光通信的正交频分复用调制方法技术

本发明专利技术公开了一种应用于可见光通信的正交频分复用调制方法，在满足照明约束条件下，使用直流偏置作为可见光通信系统中正交频分复用调制的一个维度；再通过子载波联合调制优化星座点分布，将星座图设计转化为矩阵优化问题，以增大星座点的最小距离；采用梯度下降‑区域映射法来解决星座点最小距离最大化的问题。上述方法能有效降低通信系统的误码率，提升通信系统的能效，并有效降低了实现复杂度。

Orthogonal frequency division multiplexing modulation method for visible light communication

The invention discloses an orthogonal frequency applied to visible light communication division multiplexing modulation method, to meet the lighting conditions, a dimension using the DC bias as a visible light communication system in orthogonal frequency division multiplexing modulation; subcarrier modulation by joint optimization of constellation point distribution, the constellation design is transformed into a matrix optimization problem with minimum distance increases constellation; regional descent method to solve the problem of minimum distance mapping constellation points maximum gradient. The method can effectively reduce the bit error rate of the communication system, improve the energy efficiency of the communication system, and effectively reduce the complexity of the implementation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可见光通信
，尤其涉及一种应用于可见光通信的正交频分复用调制方法。
技术介绍
正交频分复用(OFDM)技术是无线通信中进行高速传输，实现宽带多媒体业务的关键技术，是下一代宽带移动通信的核心传输技术。OFDM技术将可用频带划分成多个相互交叠的子信道，每个子信道的载波相互正交，信息可以用PSK或QAM等分别调制到这些子载波上，借助子载波的正交性，在子载波上并行传输的信息不会产生相互干扰。具体来讲，OFDM符号的频谱可以看成位于各个子载波上的冲激函数与矩形脉冲函数的频谱进行卷积得到。OFDM的调制与解调在实际应用中通过快速傅立叶变换与逆变换(FFT/IFFT)来实现，大大减少了硬件实现的复杂度。在可见光通信系统中，传输的是实且非负的光信号，因此通常采用的是强度调制，直接接收。采用一般OFDM调制框架，输出的时域OFDM符号是IFFT变换后的结果，因此实非负性并不能保证，对此一系列改进型的光OFDM技术被提出，其中包括直流偏置OFDM(DC Biased Optical OFDM，以下简称DCO-OFDM)和非对称整形光正交频分复用(Asymmetrically Clipped Optical OFDM，以下简称ACO-OFDM)。DCO-OFDM技术相较于ACO-OFDM频谱利用率高，实现简单，得到了广泛认可和应用，DCO-OFDM技术首先在子载波中引入共轭对称，从而保证经过IFFT后输出的OFDM时域信号为实值；加入直流偏置，即使加和偏置之后的信号依然有负值，应在0值截断。但该DCO-OFDM技术存在以下不足：一方面直流偏置为固定的，即第一个子载波丢失了传递信息功能；另一方面，传统基于QAM的子载波调制，经过IFFT后，输出的时域星座点在高维空间中分布并非最优，因此为了提升光OFDM技术在可见光通信中的性能，非常有必要对其做进一步改进。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种应用于可见光通信的正交频分复用调制方法，该方法能有效降低通信系统的误码率，提升通信系统的能效，并有效降低了实现复杂度。一种应用于可见光通信的正交频分复用调制方法，所述方法包括：在满足照明约束条件下，使用直流偏置作为可见光通信系统中正交频分复用调制的一个维度；再通过子载波联合调制优化星座点分布，将星座图设计转化为矩阵优化问题，以增大星座点的最小距离；采用梯度下降-区域映射法来解决星座点最小距离最大化的问题。所述照明约束条件包括：非负约束和平均功率约束。所述非负约束要求子载波序列的每一个快速傅立叶逆变换IFFT输出的信号都是非负的，具体包括：首先针对子载波序列[X0,X1,...,XN-1]，其IFFT变换为： x n ( m ) = Σ k = 0 N J ω n , k X k ( m ) + Σ k = 1 N J ω n , k * X N - k ( m ) ]]>其中然后将其转化为对c(s)的约束条件为：φnTJ(m)c(s)≥0,n∈[1,N]；其中J(m)是选择矩阵使得第m个子载波被截取，c(m)＝J(m)c(s)，而φn是IFFT算子，且其中和分别代表复数的实部和虚部。所述平均功率约束是对每个星座点对应的子载波功率总和在星座图范围内进行平均，其平均功率计算为： P e l c = 1 M Σ m = 1 M P ( m ) + ( N - 2 N J - 2 ) P I n d e p = 1 M [ 2 c ( s ) T c ( s 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于可见光通信的正交频分复用调制方法，其特征在于，所述方法包括：在满足照明约束条件下，使用直流偏置作为可见光通信系统中正交频分复用调制的一个维度；再通过子载波联合调制优化星座点分布，将星座图设计转化为矩阵优化问题，以增大星座点的最小距离；采用梯度下降‑区域映射法来解决星座点最小距离最大化的问题。

【技术特征摘要】
1.一种应用于可见光通信的正交频分复用调制方法，其特征在于，所述方法包括：在满足照明约束条件下，使用直流偏置作为可见光通信系统中正交频分复用调制的一个维度；再通过子载波联合调制优化星座点分布，将星座图设计转化为矩阵优化问题，以增大星座点的最小距离；采用梯度下降-区域映射法来解决星座点最小距离最大化的问题。2.根据权利要求1所述应用于可见光通信的正交频分复用调制方法，其特征在于，所述照明约束条件包括：非负约束和平均功率约束。3.根据权利要求2所述应用于可见光通信的正交频分复用调制方法，其特征在于，所述非负约束要求子载波序列的每一个快速傅立叶逆变换IFFT输出的信号都是非负的，具体包括：首先针对子载波序列[X0,X1,...,XN-1]，其IFFT变换为： x n ( m ) = Σ k = 0 N J ω n , k X k ( m ) + Σ k = 1 N J ω n , k * X N - k ( m ) ]]>其中然后将其转化为对c(s)的约束条件为： φ n T J ( m ) c ( s ) ≥ 0 , ∀ m ∈ [ 1 , M ] , n ∈ [ 1 , N ] ; ]]>其中J(m)是选择矩阵使得第m个子载波被截取，c(m)＝J(m)c(s)，而φn是IFFT算子，且其中和分别代表复数的实部和虚部。4.根据权利要求2所述应用于可见光通信的正交频分复用调制方法，其特征在于，所述平均功率约束是对每个星座点对应的子载波功率总和在星座图范围内进行平均，其平均功率计算为： P e l c = 1 M Σ m = 1 M P ( m ) ...

【专利技术属性】
技术研发人员：高谦，张晓珂，徐正元，
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