一種適用于可見光通信的dco-ofdm系統(tǒng)直流偏置設(shè)置方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于可見光通信領(lǐng)域，提供了一種適用于可見光通信的DCO-OFDM系統(tǒng)直流偏置設(shè)置方法。在信源信息經(jīng)過調(diào)制之前對(duì)其進(jìn)行信道編碼，利用糾錯(cuò)編碼較好的糾檢錯(cuò)性能，綜合考慮系統(tǒng)的可靠性和功率利用率，在發(fā)送端適當(dāng)增加時(shí)域信號(hào)的削波比例，減小系統(tǒng)所需的直流偏置，提高系統(tǒng)功率利用率和照明亮度可調(diào)節(jié)范圍。接收端通過信道編碼的糾錯(cuò)能力彌補(bǔ)發(fā)送端的削波失真。本發(fā)明降低了發(fā)送端在進(jìn)行DCO-OFDM調(diào)制時(shí)所需要添加的直流偏置的大小，提高了系統(tǒng)功率利用率，在一定程度上擴(kuò)大了可見光通信在照明方面的亮度調(diào)節(jié)范圍，使系統(tǒng)可靠性、應(yīng)用性增強(qiáng)。
【專利說明】—種適用于可見光通信的DCO-OFDM系統(tǒng)直流偏置設(shè)置方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可見光通信領(lǐng)域，具體而言涉及一種適用于可見光通信的DCO-OFDM系統(tǒng)直流偏置設(shè)置方法。

【背景技術(shù)】
[0002]可見光通信(VLC)技術(shù)近年來在各個(gè)領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。其具有照明與通信二位一體的應(yīng)用特征，擁有較為豐富的頻譜資源和良好的保密性，對(duì)人體的影響比較小，綠色安全。由于可見光通信同時(shí)具有照明與通信的功能，設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合考慮日常照明需求和通信可靠性的雙重指標(biāo)。
[0003]可見光通信系統(tǒng)中通常采用光強(qiáng)調(diào)制/直接檢測(cè)(頂/DD)的傳輸方式，這要求調(diào)制光強(qiáng)的信號(hào)X(t)必須是正實(shí)數(shù)。非對(duì)稱削波光正交頻分復(fù)用調(diào)制(ACO-OFDM)和直流偏置光正交頻分復(fù)用調(diào)制(DCO-OFDM)這兩種經(jīng)過變型的OFDM調(diào)制技術(shù)在可見光通信中得到廣泛應(yīng)用，ACO-OFDM通過共軛映射和非對(duì)稱削波產(chǎn)生滿足光強(qiáng)調(diào)制的正實(shí)信號(hào)，DCO-OFDM通過共軛映射和添加直流偏置(DC Bias)產(chǎn)生光強(qiáng)調(diào)制信號(hào)。由于ACO-OFDM在OFDM調(diào)制過程中浪費(fèi)了一般的子載波用于滿足構(gòu)建實(shí)數(shù)信號(hào)的條件，其系統(tǒng)傳輸效率較低，不適合高速傳輸?shù)目梢姽馔ㄐ畔到y(tǒng)，所以DCO-OFDM在實(shí)際系統(tǒng)中應(yīng)用更為廣泛。
[0004]DCO-OFDM系統(tǒng)通過添加直流偏置得到調(diào)制光強(qiáng)的時(shí)域信號(hào)，其直流偏置的選取一直是設(shè)計(jì)的難題，大的直流偏置雖然使得信號(hào)的削波失真降低，但其導(dǎo)致系統(tǒng)功率利用率降低，在達(dá)到指定的誤碼率性能下所需要的發(fā)射功率大，此時(shí)系統(tǒng)照明的亮度調(diào)節(jié)范圍也很有限；小的直流偏置使系統(tǒng)削波失真嚴(yán)重，可靠性降低，在同樣的發(fā)射功率下其誤碼率較高。目前有很多優(yōu)化傳統(tǒng)DCO-OFDM系統(tǒng)中直流偏置和計(jì)算DCO-OFDM系統(tǒng)中最佳直流偏置的方法，但是這些方法均未考慮實(shí)際系統(tǒng)中編碼器對(duì)直流偏置的影響，導(dǎo)致添加的直流偏置過大，降低了功率利用率，縮小了照明的亮度調(diào)節(jié)范圍。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:針對(duì)上述技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種適用于可見光通信的DCO-OFDM系統(tǒng)直流偏置設(shè)置方法，降低了系統(tǒng)所需的直流偏置，提高光通信系統(tǒng)的功率利用率，兼顧可見光通信的照明作用，使照明亮度的可調(diào)范圍進(jìn)一步加大。
[0006]技術(shù)方案:一種適用于可見光通信的DCO-OFDM系統(tǒng)直流偏置設(shè)置方法，其特征在于:在DCO-OFDM系統(tǒng)發(fā)送端確定時(shí)域光強(qiáng)調(diào)制信號(hào)的削波比例η，根據(jù)此削波比例η計(jì)算得到直流偏置Bdc的大小，接收端通過譯碼糾正發(fā)送端下削波引起的失真，具體包括以下步驟:
[0007]步驟I)在發(fā)送端，將隨機(jī)產(chǎn)生的信源序列msg通過LDPC編碼器進(jìn)行糾錯(cuò)碼編碼，得到碼字序列msg code ;該碼字序列的碼率為R，碼長(zhǎng)為L(zhǎng) ；
[0008]步驟2)碼字序列msg code經(jīng)過M階QAM調(diào)制后，得到復(fù)數(shù)信號(hào)Xi,
[0009]步驟3)復(fù)數(shù)信號(hào)Xi采用DCO-OFDM進(jìn)行傳輸，該DCO-OFDM的子載波數(shù)為N ;頻域信號(hào)表征為:

【權(quán)利要求】
1.一種適用于可見光通信的DCO-OFDM系統(tǒng)直流偏置設(shè)置方法，其特征在于:在DCO-OFDM系統(tǒng)發(fā)送端確定時(shí)域光強(qiáng)調(diào)制信號(hào)的削波比例η，根據(jù)此削波比例η計(jì)算得到直流偏置Bdc的大小，接收端通過譯碼糾正發(fā)送端下削波引起的失真，具體包括以下步驟: . 1)在發(fā)送端，將隨機(jī)產(chǎn)生的信源序列msg通過LDPC編碼器進(jìn)行糾錯(cuò)碼編碼，得到碼字序列msg code ;該碼字序列的碼率為R,碼長(zhǎng)為L(zhǎng) ； .2)碼字序列msgcode經(jīng)過M階QAM調(diào)制后，得到復(fù)數(shù)信號(hào)Xi, .3)復(fù)數(shù)信號(hào)Xi采用DCO-OFDM進(jìn)行傳輸，該DCO-OFDM的子載波數(shù)為N;頻域信號(hào)表征為:
其中Xi*是Xi的共軛符號(hào)； .4)經(jīng)過步驟3)得到的頻域信號(hào)X經(jīng)過N點(diǎn)IFFT，得到離散的實(shí)值時(shí)域信號(hào)xk，xk以kth為時(shí)間間隔采樣的采樣值為:
. 4.1)將離散實(shí)值時(shí)域信號(hào)Xk建模為高斯隨機(jī)變量，其均值為0，方差 . 4.2)定義與將離散實(shí)值時(shí)域信號(hào)Xk標(biāo)準(zhǔn)差σ D相關(guān)的DCO-OFDM的直流偏置為BD。=μ σΒ, μ是比例常數(shù)，Bdc的度量大小定義為1logltl ( μ 2+1) dB ; . 4.3)削波比例η與直流偏置Bdc的關(guān)系為:
由于步驟4.2)中Bdc= μ Od，所以上述公式等效為:
. .4.4)按照上式關(guān)系，將比例常數(shù)μ從O開始取值，每次取值在原基礎(chǔ)上增加0.01，直至取值為3,該比例常數(shù)μ為直流偏置常數(shù)；計(jì)算出每一個(gè)直流偏置常數(shù)μ對(duì)應(yīng)的Π值，然后反向根據(jù)Π選取μ值，可以得到如表1所示的典型削波比例Π和對(duì)應(yīng)的直流偏置系數(shù)μ查找表1: 表1

. 4.5)對(duì)xk添加由上表查找得到的直流偏置Bdc，產(chǎn)生偏置信號(hào)巧⑴仏)=Xk+BD。，對(duì)xDC0(k)進(jìn)行下削波得到的光強(qiáng)調(diào)制正實(shí)時(shí)域信號(hào)xDa)(k)由下式給出:
. 5)根據(jù)步驟4)得到的正實(shí)時(shí)域信號(hào)得到其概率密度函數(shù)，從而得到比特信噪比，最終信號(hào)依次通過去直流、FFT、QAM解調(diào)和LDPC譯碼器輸出。
【文檔編號(hào)】H04L27/26GK104184693SQ201410455607
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】姜明, 張俊, 趙春明, 梁霄, 張華
申請(qǐng)人:東南大學(xué)