[发明专利]降低可见光Flip-OFDM通信系统LED非线性失真的动态补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低可见光Flip-OFDM通信系统LED非线性失真的动态补偿方法。

背景技术

可见光通信（VLC）具有发射功率高、无电磁干扰、无频谱认证、节约能源等优点，能够有效缓解无线电频谱资源趋于枯竭的问题，近年来越来越受到人们的重视。鉴于正交频分复用（OFDM）技术具有频谱效率高、带宽扩展性强、抗多径衰落、频谱资源灵活分配等优点，因此将OFDM技术应用于VLC，能够有效提升系统的传输速率。在VLC中，强度调制/直接检测的光信号调制方式要求正交频分复用（OFDM）信号必须为实信号，且满足单极性。翻转光OFDM（Flip-OFDM）通过将OFDM信号中的正信号和翻转负信号分别发送来实现单极性，其具有功率利用率高、频谱资源分配灵活等优点，是VLC中具有广阔应用前景的单极性OFDM方案。

然而，在VLC系统中，LED的信号转换特性呈现非线性，OFDM较高的峰均比（PAPR）对LED的准线性动态范围有很高的要求，当LED准线性动态范围不能满足OFDM信号的要求时，信号就会发生畸变，使叠加信号的频谱发生变化，从而导致各个子信道之间的正交性遭到破坏，产生相互干扰，降低系统性能。目前，降低PAPR的方法主要有两类：1）信号预畸变方法，如限幅法、压缩扩展法，其简单实用但是会带来信号的畸变，导致失真；2）非信号预畸变方法，如编码法、选择性映射（SLM）法、部分传输序列（PTS）法等，编码法抑制PAPR的效果好，但可供使用的编码图样数量较少，SLM和PTS把重点放在降低峰值出现的概率上，并不着眼于降低信号幅度的最大值，不能完全避免系统中高峰值信号的出现。上述方法均是针对一般OFDM通信系统的PAPR问题设计的，应用到可见光Flip-OFDM通信系统中时，没有考虑其信号单极性的特性，在系统子载波调制阶数较高或子载波数较大的情况下，PAPR抑制性能有限，导致LED非线性失真严重，从而严重制约了通信系统的性能。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种降低可见光Flip-OFDM通信系统LED非线性失真的动态补偿方法，其能够有效避免系统中高峰值信号的出现，降低系统的PAPR，减小LED非线性引入的失真，改善系统的误比特率（BER）性能，进而保证通信系统的可用性和可靠性。

本发明的技术方案是：

一种降低可见光Flip-OFDM通信系统LED非线性失真的动态补偿方法，包括以下步骤：

（1）在Flip-OFDM系统的发送端，将输入的比特流进行串并转换和调制，得到数据向量X={X(0),X(1),…,X(N/2-1)}，其中N为Flip-OFDM系统的子载波数；

（2）将数据向量X分割为多个互不重叠的子序列X_v，将各子序列进行扩展，使其满足厄密共轭对称性，即X_v(0)=X_v(N/2)=0，X_v(N-k)=X_v(k)^*，其中k=0,1,2…N/2-1，X_v(k)^*表示子序列X_v第k项的共轭；并引入加权系数b_v，其中上述v=1,2…,V，其中V为部分传输序列的子序列数；用加权系数b_v去加权扩展之后的各子序列X_v，再对得到的各子序列分别进行快速傅里叶变换后求和，根据快速傅里叶变换的线性性质可得组合信号x为：