一种降低光OFDM信号峰均比的压扩方法技术

本发明专利技术公开了一种降低光OFDM信号峰均比的压扩方法，DCO

【技术实现步骤摘要】
一种降低光OFDM信号峰均比的压扩方法


[0001]本专利技术涉及正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称OFDM)通信系统中对OFDM信号进行改善的
，特别是涉及一种降低光OFDM信号峰均比的压扩方法。

技术介绍

[0002]可见光通信是一种光无线通信技术，利用可见光波段(波长380nm
‑‑
780nm)的光作为信息载体，在自由空间传输信息。给照明用发光二极管(LED)加装调制电路后，LED可以发出肉眼感觉不到的高速光信号(可见光)，在提供照明的同时传输信息。由于正交频分复用(OFDM)技术具有抗多径衰落、频谱效率高和易于实现等特点，是实现高速通信的调制方式之一。但是，OFDM信号具有一个明显的缺点，就是具有较高的峰均功率比，在通过线性范围有限的器件时，容易引起信号的失真。为解决这一问题，学者们提出了众多方案，其中非线性压扩法相对而言形式简单、效果显著。但是，在将既有的压扩方案简单搬移应用到可见光通信和OFDM技术相结合的系统时，仍然存在峰均比值过高、系统性能较差的缺陷。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提出一种新的降低光OFDM信号峰均比的压扩方法，以解决
技术介绍
中所提到的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种降低光OFDM系统信号峰均比的压扩方法，DCO
‑
OFDM信号满足厄米特对称性而具有双极性特点，其特征在于，将其概率密度函数变换为服从线性分段函数的形式：
[0005][0006]其中，
[0007]为信号的平均功率；
[0008]根据边界条件(当x＝0时，应有y＝0)，并且保证变换过程中信号的平均功率不变，推导得到发送端压扩函数公式为：
[0009][0010]上述的降低光OFDM信号峰均比的压扩方法，接收端逆压扩变换函数的形式为：
[0011][0012]本专利技术具有以下有益效果：
[0013]本专利技术针对直流偏置光
‑
正交频分复用(DCO
‑
OFDM)信号由于满足厄米特对称性而具有的双极性特点，从改变信号的概率分布特性着手，提出一种新的非线性压扩变换方案，通过改变信号的概率分布达到降低峰均比和改善系统性能的目的。分析和仿真证明这一方案是有效的，为推进LED可见光通信的实用化提供了新的技术方案。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为概率密度函数曲线对比图，图中，虚线表示正态分布，实线表示线性分段函数分布，横坐标表示输入信号，纵坐标表示输出信号；
[0016]图2为本专利技术的新的压扩函数曲线与y＝x函数的对比图，图中虚线代表y＝x函数，实线代表本专利技术的新的压扩函数，横坐标表示输入信号，纵坐标表示输出信号；
[0017]图3为本专利技术的DCO
‑
OFDM系统模型结构示意图；
[0018]图4是16QAM时两种压扩变换函数的误比特率曲线对比图，横坐标表示信噪比(dB)，纵坐标表示误码率；
[0019]图5是64QAM时两种压扩变换函数的误比特率曲线对比图，横坐标表示信噪比(dB)，纵坐标表示误码率。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]参见图1所示，直流偏置光
‑
正交频分复用(DCO
‑
OFDM)信号原本服从均值为0，方差为的高斯分布，高斯分布具有较长的拖尾，这对于降低峰均比是不利的。
[0022]由于DCO
‑
OFDM信号满足厄米特对称性而具有的双极性特点，其概率密度函数服从高斯分布，均值为0，方差为信号的平均功率，即
[0023][0024]将DCO
‑
OFDM信号的概率密度函数变换为服从线性分段函数的形式：
[0025][0026]图1是式(2)的概率密度函数(即线性分段函数分布)与压缩变换前x
IFFT
(k)所服从的正态分布曲线的对比图，根据随机变量的函数分布的变换法则,可以得到：
[0027][0028]实际应用中的压扩函数y＝f(x)必然是单调递增的，所以可以去掉上式中的绝对值符号。将式(1)和式(2)代入式(3)，经过推导即可得到用于改变信号统计特性的压扩函数表达式。以y≥0时为例，此时
[0029][0030]所以有对该等式左右两边同时积分，得到(D为常数)。进一步整理等式，并考虑到边界条件当x＝0时，y＝0，因此得到D＝0，以及
[0031][0032]由于非线性压扩前后应保证信号的平均功率不变，因此有
[0033][0034]其中另外，对概率密度函数f
wk
(y)在0～y
max
范围内积分，其值应等于0.5，由此得到k＝
‑
c2。综合以上条件，可以解得
[0035]代入式(7)，得到
[0036][0037]同理，有
[0038][0039]式(7)和(8)的压扩函数与y＝x函数的对比曲线图见图2。
[0040]接收端逆压扩变换函数的形式为：
[0041][0042]直流偏置光OFDM(DCO
‑
OFDM)系统模型如图3所示。原始的二进制比特信息流经过M阶QAM(正交幅度调制)后，再经过映射进行快速傅里叶逆变换(IFFT)。为了使IFFT模块输出实数信号，映射后信号X
mapping
(n)应满足Hermitian对称性，即
[0043][0044]为了消除直流偏移和时域信号中的复数成分，通常设置X mapping
(0)＝X
mapping
(N/2)＝0。假设X(n)＝A(n)e
jφ(n)
，则经IFFT模块运算后输出的信号为：
[0045][0046]可见，时域信号x
IFFT
(k)是双极性的实数信号。
[0047]由于IFFT变换是多个子载波信号的叠加，根据中心极限定理(CLT)，当N值较大(N≥64)时，信号x
IFFT
(k)的取值服从高斯分布。假定存在合适的压扩函数，那么对x
IFFT
(k)信号进行压扩变换(Companding)、并串变换(P/S)、添加循环前缀(CP)、数模转换(D/A本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低光OFDM系统信号峰均比的压扩方法，DCO
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OFDM信号满足厄米特对称性而具有双极性特点，其特征在于，将其概率密度函数变换为服从线性分段函数的形式：其中，其中，为信号的平均功率；根...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹若云，杨小东，蔡泽凡，朱梓君，
申请(专利权)人：顺德职业技术学院，
类型：发明
国别省市：