[发明专利]无直流偏置高效频谱利用率的光正交频分复用通信方法

权利要求书

1.无直流偏置高效频谱利用率的光正交频分复用通信方法，其特征在于，发射机具体步骤如下：

步骤一、发射机对数据流进行调制，并且将数据分配到各个子载波上；子载波上的调制信号经过逆离散傅立叶变换模块进行逆离散傅立叶变换后，输出的时域信号x(n)表示为：

x ( n ) = 1 N Σ K = 0 N - 1 X ( K ) e j 2 π N K n ]]>

其中：X(K)是第K个子载波上的调制信号，N是逆离散傅立叶变换的长度；

步骤二、对输出的时域信号x(n)进行并-串转换后，将虚部和实部分离，得到：

a ( n ) = Re { x ( n ) } b ( n ) = Im { x ( n ) } ]]>

其中：Re{﹒}和Im{﹒}分别表示一个复数的实部和虚部，a(n)和b(n)都是实数，并且a(n)和b(n)的分布相同；因此，

E[|a(n)|]＝E[|b(n)|]

其中：E[﹒]表示一个随机变量的期望；

步骤三、根据a(n)和b(n)的极性，进行极性信息编码，编码策略如表1所示：

表1：极性编码策略

采用4阶的调制方式对极性编码输出进行调制，调制的输出信号用c(n)表示；c(n)的均值E[c(n)]满足以下约束：

E [ c ( n ) ] = E [ | a ( n ) | ] + E [ | b ( n ) | ] 2 = E [ | a ( n ) | ] ]]>

步骤四、对输出信号|a(n)|，|b(n)|和c(n)进行并-串转换后，输出信号s表示为：

s＝[s(0),s(1),...,s(m),...s(M-1)]

＝[|a(0)|,|b(0)|,c(0),...,|a(N-1)|,|b(N-1)|,c(N-1)]

其中：向量s的大小为M＝3N；因此，平均的发射光功率pavg为：

p a v g = E [ | a ( n ) | + | b ( n ) | + c ( n ) ] 3 = E [ | a ( n ) | ] + E [ | b ( n ) | ] + E [ c ( n ) ] 3 = E [ | a ( n ) | ] ]]>

步骤五、将步骤四种的输出信号s经过加循环前缀模块后，输入到数-模转换模块，最终进行发射；因此，频谱利用率R为：

(比特/秒/赫兹,bit/s/Hz)

其中：L是每个子载波上的调制阶数，Ng是循环前缀的长度。

2.根据权利要求1所述的无直流偏置高效频谱利用率的光正交频分复用通信方法，其特征在于，接收机具体步骤如下：

步骤五、接收机的接收信号在离散时间域表示为：

y ( m ) = s ( m ) ⊗ h ( m ) + w ( m ) ]]>

其中：h(m)表示光信道的冲击响应，表示卷积，w(m)是均值为0，方差为的高斯噪声；在频域，接收信号表示为：

Y(J)＝S(J)H(J)+W(J)J＝0,1,…,M-1

其中：Y(J)＝DFT[y(m)]，S(J)＝DFT[s(m)]，H(J)＝DFT[h(m)]，W(J)＝DFT[w(m)]，DFT[·]表示离散傅立叶变换操作；

步骤六、采用频域均衡对S(J)进行估计，得到的S(J)的估计表示为：

S ^ ( J ) = Y ( J ) H ( J ) = S ( J ) + W ( J ) H ( J ) ]]>

将S(J)的估计变换到时域，从而得到s(m)的估计，s(m)的估计为：

s ^ = I D F T [ S ^ ( J ) ] = 1 M Σ J = 0 M - 1 S ^ ( J ) e j 2 π M J m , m = 0 , 1 , ... , M - 1 ]]>

其中：IDFT[·]表示逆离散傅立叶变换操作；

步骤七、根据s(m)的估计和发射机输出信号s的特性，得到|a(n)|，|b(n)|，和c(n)的估计；基于c(n)的估计，对极性信息进行解调和译码；定义估计到的a(n)和b(n)的极性分别表示为：sga(n)和sgb(n)；根据估计到的极性信息，以及|a(n)|和|b(n)|的估计，将x(n)的估计表示为：

x ^ ( n ) = sg a ( n ) | a ( n ) ^ | + jsg b ( n ) | b ( n ) ^ | ]]>

其中：和分别表示|a(n)|和|b(n)|的估计；通过N点的离散傅立叶变换，将x(n)的估计变换到频域，从而得到X(K)的估计为：

X ^ ( K ) = Σ n = 0 N - 1 x ^ ( n ) e - j 2 π N K n , K = 0 , 1 , ... , N - 1. ]]>