[发明专利]一种采用乘性削波的可见光多载波传输方法

权利要求书

1.一种采用乘性削波的可见光多载波传输方法，其特征在于：PAM-DMT系统的每对时域信号经过不对称削波后，其中一位时域信号为数据位，另一位时域信号为0；数据位为有效数据，当数据位的有效数据值大于系统发射信号最大允许的阈值η_c时，将数据位时域信号削波为原时域信号值的α倍，同时将另一位时域信号由0更改为固定值flag，从而达到降低PAPR的作用；其中α为乘性削波系数，为大于0且小于1的固定值，flag表示标记乘性削波操作的标记信号；具体包括如下步骤：

(1)发射端根据PAM-DMT方式，采用个子载波传输经过调制的复数频域符号向量，具体为：信源产生的二进制信号经过PAM得到个频域符号，将这些频域符号作为个复数频域符号的虚部，将复数频域符号的实部置0，得到复数频域符号向量其中N为PAM-DMT系统子载波总数；

(2)在PAM-DMT系统中，为了得到实数时域信号进行可见光调制，频域信号映射需要满足共轭对称特性，即需要在子载波上根据下面公式进行频域符号映射：

$\begin{array}{c}\\ \end{array}$

其中，X[n]表示第n个子载波携带的频域信号，上标*表示取共轭；

(3)对频域信号X[n]进行N点IFFT操作，得到时域信号x(k)如下：

$x\left(k\right)=\frac{1}{\sqrt{N}}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Σ}}X\[n\]e^{j2\mathrm{\π}kn/N}$

其中，k表示时域符号的采样时刻位置，x(k)表示第k个时域信号；

(4)在步骤(3)获得的时域信号中，每组对称时域信号值[x(k),x(N-k)]的数值相同，符号相反；对所有时域信号进行不对称负值消除，得到非负实数时域信号x_c(k)；消除步骤按照如下公式进行：

$x_c\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}x\left(k\right),& x\left(k\right)\≥0\\ 0,& x\left(k\right)\<0\end{array}\right.$

其中，x_c(k)为经过不对称负值削波后的第k个时域信号；

(5)根据PAM-DMT系统中发射用发光二极管的非线性范围确定阈值η_c，对时域信号x_c(k)，(k＝1,2,…,N)进行乘性削波：首先，当数据位信号值大于η_c时，将该数据位信号值乘以α进行削波，并在对称位置放置标记信号值flag；然后，将乘性削波后仍大于η_c的数据位信号值削减为η_c；由此得到乘性削波后的第k组对称信号[x_dc(k),x_dc(N-k)]如下：

$\[x_{dc}\left(k\right),x_{dc}(N-k)\]=\left\{\begin{array}{ccc}\[x_c\left(k\right),0\],& x_c\left(k\right)\≤{\mathrm{\η}}_c,x_c(N-k)=0& \left(a\right)\\ \[0,x_c(N-k)\],& x_c\left(k\right)=0,x_c(N-k)\≤{\mathrm{\η}}_c& \left(b\right)\\ \[{\mathrm{\αx}}_c\left(k\right),flag\],& {\mathrm{\η}}_c\<x_c\left(k\right)\≤{\mathrm{\η}}_c/\mathrm{\α},x_c(N-k)=0& \left(c\right)\\ \[flag,{\mathrm{\αx}}_c(N-k)\],& x_c\left(k\right)=0,{\mathrm{\η}}_c\<x_c(N-k)\<{\mathrm{\η}}_c/\mathrm{\α}& \left(d\right)\\ \[{\mathrm{\η}}_c,flag\],& x_c\left(k\right)\>{\mathrm{\η}}_c/\mathrm{\α},x_c(N-k)=0& \left(e\right)\\ \[flag,{\mathrm{\η}}_c\],& x_c\left(k\right)=0,x_c(N-k)\>{\mathrm{\η}}_c/\mathrm{\α}& \left(f\right)\end{array}\right.$

其中，flag取固定值0.3η_c；

(6)将经过削波后的非负实数时域信号x_dc＝[x_dc(0),x_dc(1),…,x_dc(N-1)]送往光通信发射模块，采用强度调制，将电信号转换成光强度信号；

(7)在接收端，光电二极管将光强度信号转换为时域电信号y_dc＝[y_dc(0),y_dc(1),…,y_dc(N-1)]，分别针对每组对称信号[y_dc(k),y_dc(N-k)]采用经典的MAP进行信号检测，通过MAP检测估计出该信号组合在步骤(5)中的乘性削波类型，即步骤(5)中乘性削波公式中的情况(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)，由此恢复出经过负值削波的时域信号y_c；具体恢复操作按如下步骤：当该组接收信号MAP检测为情况(a)或(b)时，数据不作变化；当属于情况(c)或(d)时，数据位除以α，对称位置接收信号即为标记位，直接置零；当情况属于(e)或(f)时，数据位除以α，对称位置置零；所述MAP为最大后验准则；

(8)在步骤(7)中得到的y_c中，正值维持不变，对称位置放置幅度相同且符号相反的值，得到原始的时域信号检测值y，并进行FFT，得到频域接收向量Y；

(9)取Y中的携带有效信息的部分取其中虚部的值，通过PAM解调获得发送的二进制数据。