[发明专利]一种采用乘性削波的可见光多载波传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用乘性削波的可见光多载波传输方法，属于无线光通信技术。

背景技术

由于不受日益增长的射频覆盖的影响，且享有大量的频谱资源，可见光通信已经在下一代无线传输领域引起了广泛的关注。由于目前的光通信系统普遍采用强度调制/直接检测(IM/DD)，即：信号对光的强度进行调制，因此要保证时域信号为正实数。二进制启闭键控调制(OOK)虽然实现简单，但是能量效率很差。为了提高数据传输速率和频谱利用率，同时对抗多径衰落，从正交频分复用(OFDM)衍生而来的离散多音调制技术(DMT)被引入其中。

为了保证时域信号的正实性，现在被广泛采用的两个光通信DMT方案是非对称削波光-正交频分复用技术(ACO-OFDM)和直流偏置光-正交频分复用技术(DCO-OFDM)。二者的输入频域信号向量都满足共轭对称特性，经过逆快速傅立叶变换(IFFT)后，就可以得到实数时域信号。为了得到非负时域信号，前者直接将负值削为0，后者在信号上加上一个直流偏置。在ACO-OFDM方案中，仅有1/4子载波被用来传递信号，频谱利用率很低，降低了能量利用率；而在DCO-OFDM方案中有1/2子载波被用来传递信号，但是所加直流偏置也降低了能量利用率。

还有一种采用脉冲幅度离散多音调制(PAM-DMT)的方案。该方案中，一半子载波被用来传递经过PAM调制的符号，且不需要直流偏置。频域信号向量满足共轭对称，因此经过IFFT变换后，得到实数时域信号。每对双极性时域信号幅度相同，符号相反，因此将负值时域信号削为0并不会减少所传递的信息。

由于OFDM信号为多个正弦波的叠加，当子载波个数达到一定程度时，根据中心极限定理，OFDM符号波形将是一个高斯随机过程，它的包络极不稳定。当IFFT输入端的数据同相时，其输出就会产生很大的峰值，因此会造成过大的峰均比(PAPR)。

无论是ACO-OFDM、DCO-OFDM，还是PAM-DMT，都存在PAPR过高的问题。PAPR过高不但会提高对模数和数模转换器线性范围的要求，而且会使信号通过电路时容易进入非线性区，从而导致信号失真，对系统整体性能产生重大的影响。在光系统中，不仅功放有非线性，发光二极管(LED)也具有非线性，因此PAPR过高导致的非线性效应更加严重。因此，降低可见光通信系统的PAPR非常有必要。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种采用乘性削波的可见光多载波传输方法。根据PAM-DMT的调制信号特点，在时域信号对称采样位置上，信号幅度相同，符号相反。将每组对称时域信号中正值信号保留，负值信号置零。设定最大光信号阀值为η_c，当数据位大于η_c时，将数据位乘以给定常数α进行削波，然后，将对称位置信号值由0改为固定信号值flag作为标记位，从而达到降低PAPR的作用。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

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(脉冲幅度-离散多音调制)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(峰均比)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，比如α＝1/2，flag表示标记乘性削波操作的标记信号。

上述方法具体包括如下步骤：

(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(脉冲幅度调制)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：

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(逆快速傅立叶变换)操作，得到时域信号x(k)如下：

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；