一种用于功率受限系统中光OFDM的容限辅助干扰降级方法技术方案

本发明专利技术提出了一种用于功率受限系统中光OFDM的容限辅助干扰降级方法，以CEO

【技术实现步骤摘要】
一种用于功率受限系统中光OFDM的容限辅助干扰降级方法


[0001]本专利技术属于信号处理、通信信号检测
，具体涉及一种用于功率受限系统中光OFDM的容限辅助干扰降级方法。

技术介绍

[0002]由于无线光通信(OWC)与射频(RF)通信系统相比具有更多的优点，因而受到了工业界和学术界的广泛关注。通过使用发光二极管(led)作为发射器，OWC不受射频干扰，可以提供更高的安全性和数据速率以及比射频系统更低的功耗。
[0003]正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)因其抗符号间干扰(ISI)和高频谱效率，在光通信系统中的应用越来越广泛。在OWC系统中，采用的是强度调制与直接检测(IM/DD)，而射频中的传统OFDM方案不能直接应用于OWC系统。直流偏置光OFDM(DCO
‑
OFDM)是最常用的光OFDM方案之一。
[0004]对于DCO
‑
OFDM而言，双极性OFDM信号中需要添加恒定偏置，使传输的信号为正。非对称限幅光OFDM(ACO
‑
OFDM)不需要添加直流偏置。只需要使用奇数子载波用于调制，但是ACO
‑
OFDM与DCO
‑
OFDM相比，损失了一半的带宽效率。而翻转OFDM，也称为U
‑
OFDM，在独立的相邻帧中传输正负信号，频谱效率只有DCO
‑
OFDM的一半。
[0005]由于光源的峰值功率限制，需要考虑削波失真，这会显著降低系统性能。目前，现有技术中已提出了一种用于基于LED的OWC系统的削波增强光OFDM(CEO
‑
OFDM)，其中信号的削波部分使用额外的信号帧来传输。在使用这种传输方式下，由峰值功率限制引起的非线性失真得到了显著降低，并且可以获得比其他OFDM方案更低的误码率。但CEO
‑
OFDM在重构接收信号时会引入更多的噪声，使得发送额外的信号帧时需要更多的带宽，这就导致了其在接收机处引入了更多的噪声。

技术实现思路

[0006]针对上述存在的问题，本专利技术提出了一种用于功率受限系统中光OFDM的容限辅助干扰降级方法，其提出了一种容限辅助干扰降级(TAID)算法，通过在重构数据时组合来自多个帧的较少信号来减少CEO
‑
OFDM系统中的削波干扰和加性噪声，并设置判定容限，用来判定接收信号是否需要包括削波部分中的信号。
[0007]实现本专利技术目的的技术解决方案为：
[0008]一种用于功率受限系统中光OFDM的容限辅助干扰降级方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0009]步骤1：构建CEO
‑
OFDM的发射机，其双极性信号x
s
[m]的传输信号表示为：
[0010][0011]其中，P
max
是辐射功率峰值；N为子载波数；是正信号；是将负
信号取反；是削波信号；表示具有峰值功率约束的光源的非线性响应；
[0012]且
[0013]其中，x为信号功率；
[0014]步骤2：构建CEO
‑
OFDM的接收机，其初始接收到的第m个离散时间信号为：
[0015][0016]其中，ρ表示光电探测器的光电功率转换比；n
y
[m]是一个均值为零的高斯白噪声；h[m]是系统脉冲响应，运算“*”表示离散时间卷积；
[0017]步骤3：基于TAID算法在所述接收机处设置最佳决策容限，通过最佳决策容限判断是否将削波信号叠加到削波后的信号上，最终得到重构的接收信号。
[0018]本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0019]本专利技术基于现有的CEO
‑
OFDM，设计了一种接收端的判决容限，用于降低噪声和干扰。由于CEO
‑
OFDM使用额外的帧来传输OFDM信号的削波部分以减少削波失真，因此重建来自所有帧的信号增加了噪声水平。本专利技术通过所提TAID算法利用判决容限，基于使用CEO
‑
OFDM的前两个帧中的信号幅度来决定削波部分中的信号是否是必要的。再通过优化决策容差，从而使所包含的削波失真和附加噪声得到优化，并且使接收到的信噪比被最大化。最终通过实验结果证明，本专利技术所提出的TAID算法与DCO和CEO
‑
OFDM相比具有更好的BER性能。
附图说明
[0020]图1为CEO
‑
OFDM接收信号示意图；
[0021]图2为TAID算法接收框图；
[0022]图3为不同调制指数下的误码率比较；
[0023]图4为不同削波检测容限下TAID算法的误码率比较。
具体实施方式
[0024]为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的描述。
[0025]一、以CEO
‑
OFDM原理为基础
[0026]削波增强光OFDM(CEO
‑
OFDM)与DCO、ACO和U
‑
OFDM类似，需要构建Hermitian对称矩阵，来保证传输信号是实值的。而通过快速傅立叶逆变换(IFFT)生成的双极性信号可能会由于峰值发射功率限制和信号的高峰均比(PAPR)导致失真。因此在CEO
‑
OFDM系统中，每一个OFDM符号使用3个帧来发送。
[0027]1、传输信号
[0028]为了简化，在此分析一个OFDM符号时间内的传输信号，在多载波调制系统中，一个OFDM符号时间T＝NT
b
，其中N为子载波数，T
b
为单个码元持续时间，其传输信号形式如式(3)。
[0029]为了实现高频谱效率，对每个OFDM符号使用M
‑
QAM调制。经过M
‑
QAM调制后，第i个子载波的数据为X
i
。为保证OFDM信号为实值，第i个子载波的数据X
i
和第N
‑1‑
i个子载波的数据X
N
‑1‑
i
必须满足共轭对称，其中N为子载波数。
[0030]在N点通过IFFT运算和并串转换后，将每个OFDM符号的第m个样本表示为：
[0031][0032][0033]其中，c是控制信号幅度比例的调制指数，x
s
[m]表示双极性信号，k为第k个时域信号，δ为离散冲激信号。
[0034]在本系统中，使用LED作为发射器，由一个易于调制的正向电流驱动。输出光功率与驱动电流呈非线性关系，最大光功率受到电流饱和的限制，可能导致严重的限幅失真。在最大光功率以下，LED的输入和输出之间的关系可以使用假设的预失真器进行线性化。将光功率建模在0到P
max<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于功率受限系统中光OFDM的容限辅助干扰降级方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：构建CEO
‑
OFDM的发射机，得到其双极性信号x
s
[m]的传输信号为：其中，P
max
是辐射功率峰值；N为子载波数；是正信号；是将负信号取反；是削波信号；表示具有峰值功率约束的光源的非线性响应；且其中，x为信号功率；步骤2：构建CEO
‑
OFDM的接收机，得到其初始接收到的第m个离散时间信号为：其中，ρ表示光电探测器的光电功率转换比；n
y
[m]是一个均值为零的高斯白噪声；h[m]是系统脉冲响应，运算“*”表示离散时间卷积；步骤3：基于TAID算法在所述接收机处设置最佳决策容限，通过最佳决策容限判断是否将削波信号叠加到削波后的信号上，最终得到重构的接收信号。2.如权利要求1所述的一种用于功率受限系统中光OFDM的容限辅助干扰降级方法，其特征在于：步骤3的具体操作步骤为：步骤31：设置最佳判定容限Δ；步骤32：判断接收信号的第一帧信号和第二帧信号是否大于P
max
‑
Δ，若是则进入步骤33，否则认为没有功率峰值失真；步骤33：将第一帧信号和第二帧信号的功率置为P
max
，并将削波信号叠加到第一帧信号和第二帧信号上；步骤34：接收信号经过步骤33的重构处理后，其第m个样本在一个符号中被表示为：r[m]＝r
s
[m]+r
c
[m],m＝0,1,...,N
‑1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)其中r
s
[m]为削波后的信号；r
c
[m]为削波信号；...

【专利技术属性】
技术研发人员：廉杰，邱佳，廉殿斌，刘洋，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：