[发明专利]一种拥有低峰均功率比的无线光正交多载波通信方法

权利要求书

1.一种拥有低峰均功率比的无线光正交多载波通信方法，包括以下步骤：

1）在发射端，无线光通信OFDM系统的子载波数为N，信源产生的二进制数据源经过多进制正交幅度调制M-QAM，形成待发送的频域信号X=[X0,···,XN2-1];]]>

2）根据音调注入方法，将原有星座点扩展，使得频域发送信号变为其中C_k＝p_kD_k+jq_kD_k被称为注入的音调，则p_k∈{0,-sgn(R_k)}，q_k∈{0,-sgn(I_k)}，R_k＝Re{X_k}，I_k＝Im{X_k}，M_k表示QAM信号星座的大小，标量因子ρ≥1，Δ_k表示符号间的最小距离，p_k，q_k的值根据经典TI方法选取，sgn（）表示取符号，Re{·}、Im{·}分别表示取信号实部和虚部；

3）为了满足无线光通信，使得基带信号为实值，无线光通信OFDM中子载波映射后的频域发射信号为Y_k,k＝0,1,...,N-1，映射按照下面公式进行，满足共轭对称性：

Yk=Re{X‾0},k=0X‾k,k=1,...,N2-1Im{X‾0},k=N2X‾N-k*,k=N2+1,...,N-1;]]>

4）频域信号经过N点的快速傅里叶变换IFFT后转为实值的时域OFDM信号如下：

yn=1NΣk=0N-1Ykej2πkn/N=2NΣk=0N2-1Re{X‾kej2πkn/N}+Kn,]]>

其中通常OFDM系统中直流部分设置此时对应K_n＝0；

5）重新映射时域信号功率为：

yn2=4N[Σk=0N/2-1Re{(Rk+jIk+pkDk+jqkDk)ej2πkn/N}]2=4NrTSnr,]]>

其中S_n,n＝0,…,N-1是与发射信号有关的(N+1)×(N+1)的已知矩阵，r＝[1 p^T q^T]^T，p＝[p₀ ... p_N/2-1]^T，q＝[q₀ ... q_N/2-1]^T；

决定向量元素p_k，q_k原本取自{0，±1}，为了方便后续步骤的处理，定义新的变量p~k=2pksgn(Rk)+1,q~k=2qksgn(Ik)+1,]]>r~=1p~Tq~TT=1p~0···p~N/2-1q~0···q~N/2-1T,]]>将TI算法问题等效为其中是与信号有关的方阵如下：S~n=ATSnA+ATSnb0N+1,N+bTSnA0N,N+1+bTSnb01,N0N,10N,N,]]>A=diag112sgn(R)T12sgn(I)T,b=1-12sgn(R)T-12sgn(I)TT,]]>diag表示构造对角阵；

6）令则是元素仅包含±1并且对角线元素为+1的一个秩为1的方阵，进一步将秩为1这个条件松弛为是半正定的，松弛后的问题转化为标准半正定规划SDP凸优化问题：

其中min表示最小化，s.t.表示优化问题的约束条件；

7）使用通用凸优化工具箱CVX解得半正定矩阵采用随机化方法将特征值分解，选取其最大的特征值λ_max和对应的特征向量u，则中各个元素取值的概率为Pr{r＝r₀}表示r＝r₀的概率，按照这个概率分布随机产生多组候选向量，选择使得目标函数最小的候选向量作为最优解从而计算最终的p，q以及最终发射信号

8）将经过TI运算后的信号依次经过共轭映射，N点快速傅里叶变换，加上循环前缀得到时域发送信号，将时域信号经过功率放大器以及数模变换器，送往光通信发射模块，加入直流偏置后驱动LED灯发射；

9）在接收端，光电二极管将光信号转换为时域电信号，经过放大、滤波处理后，通过模数转换模块，作N点傅里叶变换后去除循环前缀，得到频域接收信号

10）频域接收信号经过对D_k取模的模块，将接收信号星座点限制在未扩展的M-QAM星座图中，得到最后进行解调，获得最终的接收符号。