可见光通信系统的信号处理方法、设备、系统及存储介质技术方案

本申请涉及一种可见光通信系统的信号处理方法、设备、系统及存储介质，ACO

【技术实现步骤摘要】
可见光通信系统的信号处理方法、设备、系统及存储介质


[0001]本申请涉及通信领域，尤其涉及一种可见光通信系统的信号处理方法、设备、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]可见光通信(Visible Light Communication，VLC)作为一种无线通信的新技术，可以使用300THz的带宽，可见光频谱从450THz到750THz，比射频(Radio Frequency,RF)通信更宽。强度调制直接检测(Intensity Modulation and Direct Detection,IM/DD)被广泛用于基于发光二极管(Light Emitting Diode,LED)的VLC系统传输非负实值信号。非对称削波光正交频分复用(Asymmetrically Clipped Optical
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Orthogonal Frequency Division Multiplexing，ACO
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OFDM)是一种多载波技术，可通过使用赫尔米特对称(Hermitian Symmetry)和负信号限幅将复数值和双极性信号转换为非负实值信号。但是，ACO
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OFDM具有较高的峰均功率比(Peak to Average Power Ratio，PAPR)和较大的峰值信号功率，这会降低功率放大器和LED的效率，并严重影响误码率(Bit Error Ratio，BER)性能。
[0003]在文献中，许多研究人员已经研究了多载波调制的PAPR抑制技术，例如，通过直接削波法，提出了一种基于直接上削波(Direct Upper Clipping,DUC)的PAPR抑制方法。但是，削波后的信号会发生信号失真，从而导致BER性能下降。为了减少削波对BER性能的影响，例如，针对ACO
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OFDM系统提出了一种基于可恢复的上削波(Recoverable Upper
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Clipping,RUC)的PAPR抑制方法，其中零值位置由被削波部分代替，但是，BER性能的提高是有限的。最初，提出了μ律压扩方法，该方法通过一个对数函数变换压缩大幅度信号并增强小幅度信号，以有效地降低OFDM信号的PAPR。但是，用于在接收器处恢复压缩信号的解压缩过程会增强噪声功率，并导致BER性能下降。另外，提出了一种导频辅助方法，通过在OFDM块中使用多个导频和相位序列来减少大幅度信号，由于需要许多导频或辅助信息，因此频谱效率低。通常，上述方法很难在PAPR降低、BER性能和频谱效率之间取得最佳折衷。迄今为止，还没有研究来利用ACO
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OFDM信号中固有的空子载波来降低VLC系统的高PAPR。

技术实现思路

[0004]本申请旨在提供一种，以至少解决上述技术问题之一。
[0005]本申请提供了一种可见光通信系统的信号处理方法，包括：
[0006]获得非对称削波光正交频分复用ACO
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OFDM调制得到的待发射双极性信号；
[0007]对所述待发射双极性信号进行负信号反转及线性压缩处理，得到第一层信号；
[0008]对所述第一层信号进行峰值和谷值检索，在所述第一层信号中定位第一层峰值信号和第一层谷值信号；
[0009]利用定位所得所述第一层峰值信号，构建用于减小所述第一层峰值信号幅度的、非正的第二层信号；
[0010]利用定位所得所述第一层谷值信号的时域索引，构建用于增大所述第一层谷值信号幅度的、非负的第三层信号；
[0011]将所述第一层信号调制于奇数子载波上，将所述第二层信号及所述第三层信号调制于相应的偶数子载波上，形成合信号以进行发送。
[0012]进一步的，对所述第一层信号进行峰值和谷值检索，在所述第一层信号中定位第一层峰值信号和第一层谷值信号，具体为：
[0013]对所述第一层信号进行峰值和谷值检索，得到所述第一层峰值信号与所述第一层谷值信号的时域索引。
[0014]进一步的，所述线性压缩处理采用预设压缩系数，利用定位所得所述第一层峰值信号，构建用于减小所述第一层峰值信号幅度的、非正的第二层信号，具体包括：
[0015]利用所述压缩系数以及所述第一层峰值信号的幅度，确定第一阈值；
[0016]利用所述第一阈值及所述第一层信号，确定所述第二层信号。
[0017]进一步的，利用定位所得所述第一层谷值信号的时域索引，构建用于增大所述第一层谷值信号幅度的、非负的第三层信号，具体包括：
[0018]利用所述可见光通信系统中发光二极管LED线性范围的上削波电平以及所述第一阈值，确定第二阈值；
[0019]利用所述第二阈值及所述第一层信号，确定所述第三层信号。
[0020]进一步的，所述方法还包括：
[0021]对接收到的、与所述合信号对应的频域信号依次进行信道均衡、放大及解调处理，所述放大处理所采用的放大系数与所述压缩系数相关。
[0022]本申请还提供了一种可见光通信系统中发送设备，包括：处理器及存储器，所述存储器存储有可供所述处理器调用的计算机程序，所述计算机程序在调用时可执行如上述的方法。
[0023]本申请还提供了一种可见光通信系统，包括：如上述的发送设备，以及，
[0024]接收设备，用于对接收到的、与所述合信号对应的频域信号依次进行信道均衡、放大及解调处理，所述放大处理所采用的放大系数与所述压缩系数相关。
[0025]本申请还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器调用可执行如上述的方法。
[0026]本申请的有益效果在于：
[0027]通过提供一种可见光通信系统的信号处理方法、设备、系统及存储介质，ACO
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OFDM调制的发射数据信号是第一层信号，第二层信号被设计为减小第一层的大幅度信号，而第三层信号被设计为增大第一层的小幅度信号，发射信号不会受到两层非冗余信号流的干扰，因为奇数子载波被发射信号占据，而偶数子载波却被两层非冗余的信号流占据，这种基于多层信息流叠加的PAPR抑制算法能够有效的降低系统的PAPR，同时保证了BER性能，不需要导频，也不需要任何辅助信息。
附图说明
[0028]图1是本申请实施例一的ACO
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OFDM调制的系统框图。
[0029]图2是本申请实施例一的基于多层信息流叠加的PAPR抑制算法的系统模型。
[0030]图3是本申请实施例一的(a)双极性OFDM信号；(b)传统的ACO
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OFDM信号；(c)负信号翻转压缩的ACO
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OFDM信号(第一层信号)的时域信号图。
[0031]图4是本申请实施例一的第一层和第二层信号的叠加时域信号图，其中，(a)第一层信号；(b)第二层信号；(c)叠加信号。
[0032]图5是本申请实施例一的第一层和第三层信号的叠加时域信号图，其中，(a)第一层信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可见光通信系统的信号处理方法，其特征在于，包括：获得非对称削波光正交频分复用ACO
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OFDM调制得到的待发射双极性信号；对所述待发射双极性信号进行负信号反转及线性压缩处理，得到第一层信号；对所述第一层信号进行峰值和谷值检索，在所述第一层信号中定位第一层峰值信号和第一层谷值信号；利用定位所得所述第一层峰值信号，构建用于减小所述第一层峰值信号幅度的、非正的第二层信号；利用定位所得所述第一层谷值信号的时域索引，构建用于增大所述第一层谷值信号幅度的、非负的第三层信号；将所述第一层信号调制于奇数子载波上，将所述第二层信号及所述第三层信号调制于相应的偶数子载波上，形成合信号以进行发送。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述第一层信号进行峰值和谷值检索，在所述第一层信号中定位第一层峰值信号和第一层谷值信号，具体为：对所述第一层信号进行峰值和谷值检索，得到所述第一层峰值信号与所述第一层谷值信号的时域索引。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线性压缩处理采用预设压缩系数，利用定位所得所述第一层峰值信号，构建用于减小所述第一层峰值信号幅度的、非正的第二层信号，具体包括：利用所述压缩系数以及所述第一层峰值信号的幅度，确定第一阈值；利用所述第一阈值及所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋宇飞，王名扬，朱旭，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：