多色可見光dco-ofdm通信系統(tǒng)的前導設計和信道估計方法
【技術領域】
[OOOU本發(fā)明設及可見光通信領域，具體而言設及室內多色可見光DCBiased化tical OrthogonalRrequen巧DivisionMultiplexing值C0-0抑M)通信系統(tǒng)中的前導設計和信 道估計方法。
【背景技術】
[0002] 可見光通信技術近年來逐漸成為通信領域研究的熱點。其擁有獨立于射頻頻譜的 寬帶頻譜資源，無電磁干擾和福射，綠色安全，易于隔斷信號，保密性好等優(yōu)點。使用RGB或 RGBALED的多色可見光通信系統(tǒng)可W利用不同波段的可見光提供多條鏈路，配合OFDM可 W實現(xiàn)MIM0-0抑M通信系統(tǒng)。
[0003] 考慮到多色光通信系統(tǒng)中，在發(fā)射機和接收機各色光通道的電路集成在一起，可 能存在通道間電信號的串擾。接收端使用的濾光片也可能無法準確對應各色光的波段，導 致接收到的光信號中存在串擾。為提高多色光OFDM系統(tǒng)的傳輸性能，需要準確有效的信道 和干擾估計方法。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明目的在于提供室內多色可見光DC0-0抑M(本發(fā)明主要設及DC0-0抑M，為簡 短起見W下均簡稱為OFDM)通信系統(tǒng)中的前導設計和信道估計方法，為使用OFDM的多色 光通信系統(tǒng)在有干擾情況下提供信道和干擾估計的解決方案，可針對不同的多色光信道情 況和系統(tǒng)性能需要，對前導設計進行調整，在前導占用的開銷量和信道估計的準確度之間 進行權衡，增強系統(tǒng)實用性。
[0005] 為達成上述目的，本發(fā)明提出室內多色可見光(FDM通信系統(tǒng)中的前導設計和信 道估計方法。該方法適用的場景為；多色可見光OFDM系統(tǒng)的發(fā)射端將多路信號調制到多色 L邸光源上發(fā)送光信號，接收端使用不同波段的濾光片獲得不同顏色光路的接收信號，通過 對多光路信號的聯(lián)合處理完成信號接收功能。在多色可見光(FDM通信系統(tǒng)中，系統(tǒng)帖結構 為：一帖包含Np個OFDM符號，其中前NP個OFDM符號為前導符號，用于實現(xiàn)同步和信道估 計功能。子載波總數(shù)為K。設該系統(tǒng)中使用M色光信號（M>2)，k號子載波上的M維發(fā)送 信號向量為
[0006]
【主權項】
1. 多色可見光DCO-OFDM通信系統(tǒng)的前導設計和信道估計方法，設多色可見光 DCO-OFDM通信系統(tǒng)中幀長為乂個OFDM符號，其中前Np個OFDM符號為前導符號，其特征在 于，所述方法包括如下步驟： (1) 發(fā)射端根據(jù)實際信道情況和系統(tǒng)性能要求選擇采用如下（A)~（C)任一方法產(chǎn)生 前導符號； (A) 將前導OFDM符號和多色光分別進行分組，每組分別包括兩個前導OFDM符號和兩色 光，每組兩色光以Alamouti編碼方法在一組兩個前導OFDM符號的所有有效子載波上放置 ZC序列； (B) 各色光在首個前導符號的所有有效子載波上放置ZC序列，將其余前導符號的有效 子載波等間隔地分為奇數(shù)組和偶數(shù)組，并將多色光進行分組，每組兩色光以Alamouti編碼 方法在奇數(shù)子載波或偶數(shù)子載波上放置ZC序列； (C) 選取一色光在所有前導符號的所有有效子載波上放置ZC序列，并將每個前導 符號的有效子載波等間隔分組，其余色光各自占用一組子載波，分別配合所選取色光以 Alamouti編碼方法在兩個前導OFDM符號的對應的子載波組上放置ZC序列； (2) 接收端接收到多光路信號后，對各子載波上采用Alamouti方法的兩色光在兩個前 導OFDM符號上的接收信號進行合并，計算得到各鏈路間的信道和干擾系數(shù)估計值。
2. 根據(jù)權利要求1所述的多色可見光DCO-OFDM通信系統(tǒng)的前導設計和信道估計方法， 其特征在于，所述方法（A)中，多色光為四色光，前導OFDM符號數(shù)Np= 4,將4個前導OFDM 符號分為兩組，并將四色光分為兩組，每組兩色光分別按Alamouti編碼方法在一組前導符 號的所有有效子載波上放置ZC序列，具體設置滿足：
其中Sk為k號子載波上的ZC序列值，m。和m肩不同一組兩色光序號，n。和n肩不同 一組兩個前導符號序號。
3. 根據(jù)權利要求1所述的多色可見光DCO-OFDM通信系統(tǒng)的前導設計和信道估計方法， 其特征在于，所述方法（B)中，多色光為四色光，將除首個前導OFDM符號的其余前導OFDM 符號的有效子載波等間隔的分為奇數(shù)組和偶數(shù)組，將四色光也分為兩組，每組兩色光分別 以Alamouti方法在奇數(shù)子載波或偶數(shù)子載波上放置ZC序列，對于偶數(shù)或奇數(shù)子載波上的 一組兩色光，具體設置滿足：
其中，sk為k號子載波上的ZC序列值，mjPmi表示占用奇數(shù)或偶數(shù)子載波的同一組兩 色光序號，^和n2表不兩個前導OFDM符號序號。
4. 根據(jù)權利要求1所述的多色可見光DCO-OFDM通信系統(tǒng)的前導設計和信道估計方法， 其特征在于，所述方法（C)中，取一色光在所有前導符號的所有有效子載波上放置ZC序列， 設置滿足：
其中，!!^表不所取色光序號，n(!和n1表不兩個前導OFDM符號序號； 將子載波根據(jù)其余色光的數(shù)量等間隔分組，每色光占用一組子載波，在每組子載波上ZC序列的設置滿足：
其中，表示其余色光序號，表示第路色光對應分組的子載波序號，為h號子 載波上的ZC序列值。
5. 根據(jù)權利要求1所述的多色可見光DCO-OFDM通信系統(tǒng)的前導設計和信道估計方法， 其特征在于，所述步驟（2)中計算各鏈路間的信道和干擾系數(shù)估計值的具體方法包括： 對于第i,j兩路光按Alamouti方法在第化和n2個前導OFDM符號的k號子載波上有 發(fā)送信號4)(%) =sk，(n2) = -sf，=sfc，A^(U2) =sg時，則由任意第 1 路光接收信號FfcwCn1)和FfcW(n2)，按照如下公式得到信道或干擾系數(shù)和#7)的估計值
由此得到任意兩條光鏈路間的信道或干擾系數(shù)； 對于未放置ZC序列的子載波上的信道值，利用有ZC序列的子載波上的信道系數(shù)估計 值進行插值得到。
6. 多色可見光DCO-OFDM通信系統(tǒng)的前導設計和信道估計方法，設多色可見光 DCO-OFDM通信系統(tǒng)中采用超幀結構，超幀的長度為隊個OFDM符號，其中包含多個短幀，其 特征在于，所述方法包括如下步驟： (1) 發(fā)射端按照權利要求1中所述方法（A)~（C)任一方法生成超幀的第一個短幀的 前導符號； (2) 發(fā)射端按照權利要求1中所述方法（A)~（C)任一方法或所述方法（B)中生成除 首個前導符號外的其余前導符號的方法生成其余每個短幀的前導符號； (3) 接收端接收到多光路信號后，對各子載波上采用Alamouti方法的兩色光在兩個前 導OFDM符號上的接收信號進行合并，計算得到各鏈路間的信道和干擾系數(shù)估計值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了多色可見光DCO-OFDM通信系統(tǒng)中的前導設計和信道估計方法，采用如下任一方法設計前導序列以完成對各色光鏈路的信道估計和不同光鏈路之間的干擾估計：(1)將前導OFDM符號和多色光進行分組，每組選兩色光以Alamouti編碼方法在2個前導OFDM符號的所有有效子載波上放置ZC序列。(2)將有效子載波等間隔地分為奇數(shù)組和偶數(shù)組，將多色光分組后每組選兩色光分別以Alamouti方法在奇數(shù)子載波或偶數(shù)子載波上放置ZC序列。(3)取一色光在所有子載波上發(fā)送信號，并將子載波等間隔分組，其余色的光鏈路各自占用一組子載波，在兩個前導OFDM符號上以Alamouti方法放置ZC序列。本發(fā)明方法支持幀同步、信道和干擾估計功能，支持超幀結構，并可根據(jù)實際系統(tǒng)需求進行調整。
【IPC分類】H04L25-02, H04L27-26
【公開號】CN104717171
【申請?zhí)枴緾N201510097185
【發(fā)明人】趙春明, 陶于陽, 梁霄, 黃鶴
【申請人】東南大學
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年3月4日