一种基于哈特莱变换降低光OFDM系统PAPR的U率压扩方法技术方案

本发明专利技术涉及无线通信技术领域，提出了一种基于哈特莱变换的光OFDM融合u率变换压缩扩展技术降低系统PAPR的方法，包括以下步骤：S1、在数据发送端将串行数据并行化，将并行数据进行快速哈特莱逆变换处理，再经并串变换，并添加循环前缀；S2、对S1的数据进行U率压扩，再经数模转换；S3、对数模转换后的数据经过短距离IM/DD系统进行发送；S4、对接收到的数据进行模数转换，并进行解压扩，再经串并转换；S5、S4得到的数据，进行快速哈特莱变换，再经过并串变换后，解调输出。本方案在不降低误码率性能的情况下，能够更有效的降低峰均功率比，提高光OFDM系统的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光通信
，涉及一种基于哈特莱变换降低光OFDM系统PAPR的U率压扩方法。
技术介绍
正交频分复用技术(OFDM，OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)是一种多载波调制技术，具有良好的抗多径能力、高频谱利用率及实现简单等优点，被广泛应用到现代通信系统，成为通信系统中关键核心技术。将OFDM技术应用于光通信邻域是近几年研究的热点。将OFDM技术与光通信相结合，可以进一步提高系统的传输速率以及抗多径干扰能力，有效的改善光通信系统的性能。OFDM调制技术可以将高速串行数据流转换成多路低速子数据流并调制在多个正交子载波上，拓宽码元周期，减少信道时延造成的码间干扰；同时，OFDM技术通过在每个OFDM符号之间加入保护间隔来进一步消除多径效应对通信系统的影响。因此，在通信系统中使用OFDM调制技术可以有效降低信道干扰对系统性能造成的影响，有助于实现高速低损耗的无线通信。OFDM系统也存在缺陷，其中之一就是由于OFDM时域信号由多个独立子载波信号叠加而成，其信号波动范围很大，多载波间的复合使OFDM信号具有较高的峰均功率比。这不仅会导致射频放大器的功率效率降低，增大系统对射频放大器的要求，而且，过高的PAPR值信号进入了器件的非线性工作区域，会引起非线性失真，产生带外辐射和互调干扰，影响通信系统的性能。光通信中一般采用LED作为发射工具，高峰值信号可能会影响LED的发光质量、使用寿命。一旦传输信号出现高峰值，就会引起载波间干扰，导致非线性失真，从而使通信指标恶化。因此降低OFDM系统的PAPR对于通信系统的性能具有非常重要的意义。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：在保证误码率的情况下，驱动LED发射工具发光，降低光OFDM系统的PAPR，降低计算复杂度，从而改善通信系统的性能。为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种基于哈特莱变换降低光OFDM系统PAPR的U率压扩算法，包括以下步骤：S1、在数据发送端将串行数据并行化，将并行数据进行快速哈特莱逆变换处理，再经并串变换，并添加循环前缀；S2、对S1的数据进行U率压扩，再经数模转换；S3、对数模转换后的数据经过短距离IM/DD系统进行发送；S4、对接收到的数据进行模数转换，并进行解压扩，再经串并转换；S5、S4得到的数据，进行快速哈特莱变换，再经过并串变换后，解调输出。上述技术方案具有如下优点：使用哈特莱变换无需使输入信号埃尔米特对称就可以得到实值信号，驱动LED发光。进针对每一光OFDM符号信号的幅度分布情况，选择最适宜的U率压缩扩展算法，相比之下，新提出的方案在不影响误码率的情况下，能够更有效的降低光OFDM系统的峰均功率比，降低信号非线性失真，降低硬件成本与计算复杂，使信息传输速率更快，更有效提高系统性能。附图说明图1是本方案的光OFDM系统框图；图2是FFT与FHT在N阶条件下的复杂度对比表格；图3是0-2输入值下的u率，指数算法的输出曲线；图4是64子载波下本方案PAPR对比图；图5是256子载波下本方案PAPR对比图；图6是64子载波下本方案误码率对比图；图7是256子载波下本方案误码率对比图。具体实施方式下面结合附图和实例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本专利技术。本专利技术针对光OFDM系统存在的高峰均功率比的问题，提出一种基于哈特莱变换降低光OFDM系统PAPR的U率压扩方法。本方案采用哈特莱变换代替传统的傅里叶变换，通过仿真选择效果最好的U率算法，相较传统压扩方案，在不降低误码率性能的情况下，能够更有效的降低峰均功率比，降低计算复杂度，提高光OFDM系统的性能。本专利技术按以下步骤实施：S1、如图1前6部分所示，光OFDM系统下，输入的高速串行数据流先经过调制星座映射，再转换成低速的并行数据流（调制后的符号数据用HK表示）。HK经过快速哈特莱逆变换换算成时域信号图（用hn表示），假设光OFDM系统的子载波数为N，经过IFHT之后的一个OFDM符号可以表示为：图2是FFT与FHT在N阶条件下的复杂度对比表格，从图中看出，作为一种实现光OFDM更高效的算法，与傅里叶变换相比，哈特莱变换减少了硬件系统对乘法的运算次数，缩短了运算时间。S2、如图1的（7）、（8）所示，经过（7）压扩变换对信号进行压扩，采用u率、指数算法的输入-输出曲线如图3所示。图4和图5为分别在子载波数N为64和256情况下，采用u率算法的PAPR效果对比图，PAPR效果用互补累计分布CCDF来表示：从图中可以看出，时域信号经过算法变换后，峰均比会有所降低。之后信号通过数模转换转变成模拟信号。S3、如图1的（9）、（10）、（11）所示，对模拟信号进行强度调制系统（IM），让信号可以被光电探测器接收。信号通过高斯信道后被直接检测系统（DD）接收信号，并恢复出模拟信号。S4、如图1的（12）、（13）、（14）、（15）所示，模拟信号经过模数转换之后，通过对应的解压扩算法对信号解压扩。之后，检测循环前缀的长度类型，并去除掉循环前缀。然后信号进行串并转换，为哈特莱变换做准备。S5、如图1最后四部分所示，根据S4得到的信号进行与S1的逆过程，经过哈特莱变换（FHT）之后的一个OFDM符号可以表示为：之后信号经过并串变换，对串行数据解调，然后输出和（1）串行数据流完全相同的输出数据流。（19）和（1）中不同数据的占比则是误码率。图6和图7为这两种情况下3种方案的误码率效果图，结合图4图5可以看出，新提出的方案在影响误码率可以忽略不计的情况下，相较单一的压缩扩展算法会有3.5dB以上不等的效果提升。至此，光OFDM系统整体完成。由以上实施例可以看出，本方案在不降低误码率性能的情况下，能够更有效的降低峰均功率比，提高光OFDM系统的性能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于哈特莱变换降低光OFDM系统PAPR的U率压扩算法方案，包括以下步骤：S1、在数据发送端将串行数据并行化，将并行数据进行快速哈特莱逆变换处理，再经并串变换，并添加循环前缀；S2、对S1的数据进行U率压扩，再经数模转换；S3、对数模转换后的数据经过短距离IM/DD系统进行发送；S4、对接收到的数据进行模数转换，并进行解压扩，再经串并转换；S5、S4得到的数据，进行快速哈特莱变换，再经过并串变换后，解调输出。

【技术特征摘要】
1.基于哈特莱变换降低光OFDM系统PAPR的U率压扩算法方案，包括以下步骤：S1、在数据发送端将串行数据并行化，将并行数据进行快速哈特莱逆变换处理，再经并串变换，并添加循环前缀；S2、对S1的数据进行U率压扩，再经数模转换；S3、对数模转换后的数据经过短距离IM/DD系统进行发送；S4、对接收到的数据进行模数转换，并进行解压扩，再经串并转换；S5、S4得到的数据，进行快速哈特莱变换，再经过并串变换后，解调输出。2.根据权利要求1所述的方案，其特征在于，步骤S1中对数据进行IFHT处理，得到光OFDM调制信号，提高系统的抗多径干扰能力，使信息传输速率更快，降低硬件运算复杂度。3.根据权利要求1所述的方案，其特征在于，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓宏贵，姜山，肖威，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43