降低可見光Flip-OFDM通信系統LED非線性失真的動態補償方法
【專利摘要】本發明涉及一種降低可見光Flip-OFDM通信系統LED非線性失真的動態補償方法，其將經過調制的子載波數據向量分割為若干個互不重疊的子序列，乘以相應的加權系數并擴展為厄密共軛對稱序列后進行IFFT變換，選擇使組合信號的負信號幅值最小的加權系數，將組合信號極性分解為Flip-OFDM正信號和翻轉負信號并限幅，將正信號的切頂信號作為補償信號承載在翻轉負信號對應的零信號位，接收端通過補償信號恢復正信號。通過采用該方法，可有效抑制Flip-OFDM系統中的PAPR，降低LED非線性失真，從而大大提高了系統的可用性和可靠性。
【專利說明】降低可見光Fl i p-OFDM通信系統LED非線性失真的動態補償方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種降低可見光FliP-OFDM通信系統LED非線性失真的動態補償方法。
【背景技術】
[0002]可見光通信(VLC)具有發射功率高、無電磁干擾、無頻譜認證、節約能源等優點，能夠有效緩解無線電頻譜資源趨于枯竭的問題，近年來越來越受到人們的重視。鑒于正交頻分復用(OFDM)技術具有頻譜效率高、帶寬擴展性強、抗多徑衰落、頻譜資源靈活分配等優點，因此將OFDM技術應用于VLC，能夠有效提升系統的傳輸速率。在VLC中，強度調制/直接檢測的光信號調制方式要求正交頻分復用(OFDM)信號必須為實信號，且滿足單極性。翻轉光OFDM (Flip-OFDM)通過將OFDM信號中的正信號和翻轉負信號分別發送來實現單極性，其具有功率利用率高、頻譜資源分配靈活等優點，是VLC中具有廣闊應用前景的單極性CFDM方案。
[0003]然而，在VLC系統中，LED的信號轉換特性呈現非線性，OFDM較高的峰均比(PAPR)對LED的準線性動態范圍有很高的要求，當LED準線性動態范圍不能滿足OFDM信號的要求時，信號就會發生畸變，使疊加信號的頻譜發生變化，從而導致各個子信道之間的正交性遭到破壞，產生相互干擾，降低系統性能。目前，降低PAPR的方法主要有兩類:1)信號預畸變方法，如限幅法、壓縮擴展法 ，其簡單實用但是會帶來信號的畸變，導致失真；2)非信號預畸變方法，如編碼法、選擇性映射(SLM)法、部分傳輸序列(PTS)法等，編碼法抑制PAPR的效果好，但可供使用的編碼圖樣數量較少，SLM和PTS把重點放在降低峰值出現的概率上，并不著眼于降低信號幅度的最大值，不能完全避免系統中高峰值信號的出現。上述方法均是針對一般OFDM通信系統的PAPR問題設計的，應用到可見光Fl ip-OFDM通信系統中時，沒有考慮其信號單極性的特性，在系統子載波調制階數較高或子載波數較大的情況下，PAPR抑制性能有限，導致LED非線性失真嚴重，從而嚴重制約了通信系統的性能。
【發明內容】
[0004]針對以上現有技術的不足，本發明要解決的技術問題是提供一種降低可見光Flip-OFDM通信系統LED非線性失真的動態補償方法，其能夠有效避免系統中高峰值信號的出現，降低系統的PAPR，減小LED非線性引入的失真，改善系統的誤比特率(BER)性能，進而保證通信系統的可用性和可靠性。
[0005]本發明的技術方案是:
[0006]一種降低可見光Flip-OFDM通信系統LED非線性失真的動態補償方法，包括以下步驟:
[0007](I)在Flip-OFDM系統的發送端，將輸入的比特流進行串并轉換和調制，得到數據向量X= {X (O) ,X(I),…，X (N/2-1)}，其中N為Flip-OFDM系統的子載波數；[0008](2)將數據向量X分割為多個互不重疊的子序列Xv，將各子序列進行擴展，使其滿足厄密共軛對稱性，即 Xv(0)=Xv(N/2)=0, Xv(N-k) =Xv(k)% 其中 k=0, 1，2…N/2-1，Xv(k)*
表示子序列乂7第k項的共軛；并引入加權系數匕，其中彖= exp(#,.)，f?Fe[0,2;r]，上述
v=l, 2...，V，其中V為部分傳輸序列的子序列數；用加權系數bv去加權擴展之后的各子序列Xv，再對得到的各子序列分別進行快速傅里葉變換后求和，根據快速傅里葉變換的線性性質可得組合信號X為:
[0009]
【權利要求】
1.一種降低可見光Flip-OFDM通信系統LED非線性失真的動態補償方法，其特征在于包括以下步驟: (1)在Flip-OFDM系統的發送端，將輸入的比特流進行串并轉換和調制，得到數據向量X= {X (O) ,X(I),…，X (N/2-1)}，其中 N 為 Flip-OFDM 系統的子載波數； (2)將數據向量X分割為多個互不重疊的子序列Xv，將各子序列進行擴展，使其滿足厄密共軛對稱性，即 Xv(O) =Xv(N/2) =0，Xv(N-k) =Xv(k)*，其中 k=0，I，2，…，N/2-1，Xv(k)* 表示子序列父7第1^項的共軛；并引入加權系數1\，其中4 = 6χρ(/^.) , f,.e[0,2?r】，上述v=l，2，…，V，其中V為部分傳輸序列的子序列數；用加權系數bv去加權擴展之后的各子序列Xv，再對得到的各子序列分別進行快速傅里葉變換后求和，根據快速傅里葉變換的線性性質可得組合信號X為:
2.如權利要求1所述的動態補償方法，其特征在于:在所述步驟(2)中的將數據向量X分割為多個子序列的方法中，分割方式采用相鄰分割，且其中V的取值由Flip-OFDM系統信號的峰均比所需達到的降低量確定。
3.如權利要求2所述的動態補償方法，其特征在于:所述V的值為4或8。
4.如權利要求1至3中任一項所述的動態補償方法，其特征在于:在步驟(4)中所述的對Flip-OFDM信號進行限幅時，將其包絡峰值限制在準線性區域范圍內，其中準線性區域的動態范圍為Ultmin≤X≤VLmax}，V1.,為準線性區域的上界，VLmin為準線性區域的下界。
5.如權利要求4所述的動態補償方法，其特征在于:步驟(4沖所述的在Flip-OFDM信號上添加直流偏置信號，進行限幅，并將補償信號承載在翻轉負信號上的具體步驟為:選取添加的直流偏置信號Vbias滿足Vbias=V1^in,從而添加直流偏置后的信號滿足{x IX≥Vl minI,此時系統工作在準線性區域的條件是Flip-OFDM信號滿足{x|0〈x ≤ VmaJ，其中Vmax滿足Vmax=VLfflax-Vbais,限幅后的Flip-OFDM正信號^表示為:
6.如權利要求1或2或5所述的動態補償方法，其特征在于:對于步驟(6)中所述的門限 Y，當 SNR〈4.5dB 時，Y = c?，當 SNR ≥ 4.5dB 時，Y 表示為:
【文檔編號】H04L27/26GK103532900SQ201310450093
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月27日 優先權日:2013年9月27日
【發明者】陸慶峰, 鐘州, 黃開枝, 趙華, 季新生, 彭建華, 羅文宇, 肖帥芳, 鄭浩天, 馬克明, 夏路 申請人:中國人民解放軍信息工程大學