一种可见光通信的DMT调制方法与系统技术方案

一种可见光通信的DMT调制方法及系统，先将发送信息进行非正则LDPC编码后形成的串行数据流进行串并转换形成Q组并行的二进制数据流；其次将每组二进制数据流分别经过QAM调制映射到星座图上；然后将映射后形成的信号进行IFFT调制；再对经过IFFT调制的信号中每2Q个IFFT输出点形成的一个分组添加一个循环前缀；最后将添加循环前缀后的信号进行并串转换形成串行的数据流；其中每组二进制数据流经过QAM调制映射到星座图上所形成的信号作为IFFT调制的输入信号的前面一半信号C0至CQ‑1，后面一半信号满足C2Q‑q‑1＝Cq

【技术实现步骤摘要】
一种可见光通信的DMT调制方法与系统
本专利技术涉及光通信领域，更具体地说，涉及一种可见光通信的DMT调制方法与系统。
技术介绍
可见光通信(VisibleLightCommunication，VLC)作为一项近几年兴起的新型无线接入技术，以其功耗低、频带宽、保密性强和无电磁污染等优点，得到了世界范围内的广泛关注。在传统的VLC系统中，如图1所示，首先发射机将电信号转换为光信号通过LED1-4发送出去，随后接收端光电二极管(photodiode,PD)将接收光功率转换为电流。在VLC系统中，LED可以同时进行数据传输以及照明。在可见光通信系统中，DMT调制可以有效地利用调制带宽实现较高的频谱利用率，同时对由多径传播引起的ISI具有适应性。基于快速傅里叶变换(fastFouriertransform,FFT)算法，可以通过DMT来实现多载波调制解调技术。本专利技术旨在FFT的基础上利用QC-LDPC码对VLC系统中传输的信息进行编码，目的在于降低VLC系统的ISI，进而提高系统的频谱利用率和数据传输速率，同时提高系统传输信息的可靠性以及精确性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，提出在FFT的基础上利用QC-LDPC码对VLC系统中传输的信息进行编码，从而形成的可见光通信的DMT调制方法与系统的技术方案，目的在于降低VLC系统的ISI，进而提高系统的频谱利用率和数据传输速率，同时提高系统传输信息的可靠性以及精确性。根据本专利技术的第一方面，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种可见光通信的DMT调制方法，包含如下步骤：(1)、将发送信息进行非正则LDPC编码后形成的串行数据流进行串并转换形成多组并行的二进制数据流；(2)、每组二进制数据流分别经过QAM调制映射到星座图上；(3)、将映射后形成的信号进行IFFT调制；(4)、对经过IFFT调制的信号中每2Q个IFFT输出点形成的一个分组添加一个循环前缀；(5)、将添加循环前缀后的信号进行并串转换，形成串行的数据流；其中，每组二进制数据流经过QAM调制映射到星座图上所形成的信号作为IFFT调制的输入信号的前面一半信号，后面一半信号满足：C2Q-q-1＝Cq*,式中，q＝0、1、…、Q-1，C0至CQ-1为所述前面一半信号，*表示共轭，CQ至C2Q-1为所述后面一半信号，Q为步骤(1)中并行的二进制数据流的组数。进一步地，在本专利技术的可见光通信的DMT调制方法中，C0以及CQ被设置为0。进一步地，在本专利技术的可见光通信的DMT调制方法中，步骤(5)中形成的串行的数据流用于经过数模转换后，转换为模拟信号，然后通过可见光发送出去。进一步地，在本专利技术的可见光通信的DMT调制方法中，所述LDPC编码在进行编码过程中，将信源产生的随机信息比特与生成矩阵相乘得到编码后的码字；其中，所述生成矩阵对应的校验矩阵为：式中，H表示校验矩阵，I是大小为L×L的单位矩阵，P是经过循环移位之后的单位矩阵，P的上标表示循环移位的次数，该校验矩阵H的基矩阵的大小为m×n，并且L是质数满足L>n>m。进一步地，在本专利技术的可见光通信的DMT调制方法中，所述QC-LDPC码的解码方法包括如下步骤：S1、初始化：计算得出信道传递给各个变量节点i的初始概率似然比消息L(Pi)；根据下述公式(1)初始化变量节点i传递给其相邻的校验节点j的初始消息L(0)(qij)：L(0)(qij)＝L(Pi)(1)；式中，i＝1、2、…、N，j＝1、2、…、M，N＝L*n，M＝L*m；S2、迭代处理；其中，在进行第任意迭代次数l时包括如下依次进行的步骤：S21、校验节点信息处理：对所有的校验节点j和与其相邻的变量节点i∈R(j)在第l次迭代时，根据公式(2)计算出变量节点传递给校验节点的消息得L(l)(rji)：S22、变量节点信息处理：对所有的变量节点i和与其相邻的校验节点j∈C(i)在第l次迭代时，根据公式(3)计算出校验节点传递给变量节点的消息L(l)(qij)：S23、译码判决：根据公式(4)计算得出所有变量节点的硬判决信息L(l)(qi)：然后根据硬判决信息L(l)(qi)得出译码结果若L(l)(qi)>0，则否则S24、迭代停止判断：若满足或者已经达到预先设定的最大迭代次数，那么就停止译码并以最后一次译码的译码结果作为最终的译码结果进行输出，否则返回步骤S21继续迭代；式中，为本次的译码结果的转置；其中，所述QC-LDPC码为二进制LDPC码，rji(b)代表的是从校验节点j传递给变量节点i的外部概率信息，qij(b)代表的是从变量节点i传递给校验节点j的外部概率信息，C(i)代表的是所有与变量节点i相连的校验节点的集合，R(j)代表的是所有与校验节点j相连的变量节点的集合，C(i)\j代表的是除校验节点j外所有与变量节点i相连的校验节点的集合，R(j)\i代表的是除变量节点i外所有与校验节点j相连的变量节点的集合，b表示二进制码0和1。进一步地，在本专利技术的可见光通信的DMT调制方法中，步骤S24中，译码结果等于[c1c2…cN]。进一步地，在本专利技术的可见光通信的DMT调制方法中，步骤(3)中经过IFFT调制后，每组2Q个IFFT点对应的输出端的信号为实值信号，这些实值信号为：其中，U(g)为实值信号，g＝0,1,…2Q-1。进一步地，在本专利技术的可见光通信的DMT调制方法中，步骤(4)中，所述实值信号经过添加一个循环前缀后的信号为：根据本专利技术的另一方面，本专利技术为解决其技术，还提供了一种可见光通信的DMT调制系统，采用上述任一项的可见光通信的DMT调制方法对可见光通信进行DMT调制。实施本专利技术的见光通信的DMT调制方法与系统，具有以下有益效果：降低了VLC系统的ISI，进而提高了系统的频谱利用率和数据传输速率，同时提高了系统传输信息的可靠性以及精确性。进一步地利用本专利技术的QC-LDPC码进行编码，解码简单，且降低了VLC系统的ISI，进而提高系统的频谱利用率和数据传输速率，同时提高了系统传输信息的可靠性以及精确性。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是传统的可见光通信系统模型；图2是基于DMT调制的QC-LDPC码解码方法流程图；图3是基于DMT调制的VLC系统的结构框图；图4是VLC信道和AWGN信道情况下BER的对比图；图5是不同长度循环前缀情况下DMT-VLC系统BER的对比图；图6是不同码率情况下DMT-VLC系统BER的对比图；图7是不同迭代次数情况下DMT-VLC系统BER的对比图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。在本专利技术中提出基于VLC系统的DMT调制技术用来降低ISI，同时提出将QC-LDPC码应用于DMT-VLC系统中用于有效编码。在本专利技术中，主要利用QC-LDPC编码的DMT调制系统，通过QC-LDPC码对要传输的信息进行编码，同时利用基于对数似然比的置信传播(logarithmiclikelihoodratiobeliefpropagation,LLR-BP)译码算法对输出端的信号进行译码。并且分析两种不同信道下QC-LDPC编码的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可见光通信的DMT调制方法，其特征在于，包含如下步骤：(1)、将发送信息进行非正则LDPC编码后形成的串行数据流进行串并转换形成多组并行的二进制数据流；(2)、将每组二进制数据流分别经过QAM调制映射到星座图上；(3)、将映射后形成的信号进行IFFT调制；(4)、对经过IFFT调制的信号中每2Q个IFFT输出点形成的一个分组添加一个循环前缀；(5)、将添加循环前缀后的信号进行并串转换，形成串行的数据流；其中，每组二进制数据流经过QAM调制映射到星座图上所形成的信号作为IFFT调制的输入信号的前面一半信号，后面一半信号满足：C2Q‑q‑1＝Cq*,式中，q＝0、1、…、Q‑1，C0至CQ‑1为所述前面一半信号，*表示共轭，CQ至C2Q‑1为所述后面一半信号，Q为步骤(1)中并行的二进制数据流的组数。

【技术特征摘要】
1.一种可见光通信的DMT调制方法，其特征在于，包含如下步骤：(1)、将发送信息进行非正则LDPC编码后形成的串行数据流进行串并转换形成多组并行的二进制数据流；(2)、将每组二进制数据流分别经过QAM调制映射到星座图上；(3)、将映射后形成的信号进行IFFT调制；(4)、对经过IFFT调制的信号中每2Q个IFFT输出点形成的一个分组添加一个循环前缀；(5)、将添加循环前缀后的信号进行并串转换，形成串行的数据流；其中，每组二进制数据流经过QAM调制映射到星座图上所形成的信号作为IFFT调制的输入信号的前面一半信号，后面一半信号满足：C2Q-q-1＝Cq*,式中，q＝0、1、…、Q-1，C0至CQ-1为所述前面一半信号，*表示共轭，CQ至C2Q-1为所述后面一半信号，Q为步骤(1)中并行的二进制数据流的组数。2.根据权利要求1所述的可见光通信的DMT调制方法，其特征在于，C0以及CQ被设置为0。3.根据权利要求1所述的可见光通信的DMT调制方法，其特征在于，步骤(5)中形成的串行的数据流用于经过数模转换后，转换为模拟信号，然后通过可见光发送出去。4.根据权利要求1所述的可见光通信的DMT调制方法，其特征在于，所述LDPC编码在进行编码过程中，将信源产生的随机信息比特与生成矩阵相乘得到编码后的码字；其中，所述生成矩阵对应的校验矩阵为：式中，H表示校验矩阵，I是大小为L×L的单位矩阵，P是经过循环移位之后的单位矩阵，P的上标表示循环移位的次数，该校验矩阵H的基矩阵的大小为m×n，并且L是质数满足L>n>m。5.根据权利要求4所述的可见光通信的DMT调制方法，所述QC-LDPC码的解码方法包括如下步骤：S1、初始化：计算得出信道传递给各个变量节点i的初始概率似然比消息L(Pi)；根据下述公式(1)初始化变量节点i传递给其相邻的校验节点j的初始消息L(0)(qij)：L(0)(qij)＝L(Pi)(1)；式中，i＝1、2、…、N，j＝1、2、…、M，N＝L*n，M＝L*m；S2、迭代处理；其中，在进行第...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁晴晴，王瑾，曾福江，胡煌，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42