[发明专利]基于实傅里叶域哈特莱变换的颜色键控OFDM通信系统

说明书

本发明提出了基于实傅里叶域离散哈特莱变换的CSK‑OFDM系统，即DHT‑CSK‑OFDM系统，以实现“实数CSK符号‑实数OFDM符号”变换且无需添加厄米特共轭对称，相较于传统的基于快速傅里叶变换的CSK‑OFDM系统，频谱利用率提高了一倍，使得频谱资源得到了更为有效的使用，在错误率性能方面，DHT‑CSK‑OFDM与对等的CSK‑OFDM系统具有相同的误比特率性能，从而确保在获得频谱利用率倍增的同时不需要额外提升信噪比要求。

技术领域

本发明涉及光通信设备领域，更具体地，涉及一种基于实傅里叶域哈特莱变换的颜色键控OFDM通信系统。

背景技术

近年来，移动通信技术和业务的迅猛发展对传统的基于射频(Radio Frequency，RF)频段的无线通信系统带来了很大挑战。可见光作为电磁波谱的一部分，因其所具有的巨大带宽而被提出用于无线通信。可见光通信(Visible Light Communication，VLC)系统能够提供超过数百THz不受限的可用频带；同时，VLC系统不会与RF信号间相互干扰，可与现有无线系统良好共存，且适用于RF信号受限的应用场合，如飞机客舱、医院等；此外，VLC系统还具有高可靠性、低能耗、部署成本低等优势。

在VLC系统中，颜色键控(Color Shift Keying，CSK)调制将二进制信息调制为红、绿、蓝(RGB)三色光强度，利用RGB三色发光二极管(Light Emitting Diode，LED)同时传输，且保持三色光强度总和为常数以满足人眼安全及光照无闪烁等要求。

另一方面，正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)作为一种多载波传输技术，已被应用于光通信系统中。两种最主要的光OFDM(OpticalOFDM，O-OFDM)系统分别是直流偏置O-OFDM(DC-biased optical OFDM，DCO-OFDM)及非对称限幅O-OFDM(asymmetrically-clipped optical OFDM，ACO-OFDM)。这两种系统中输入符号均需要满足厄米特共轭对称(Hermitian Symmetry)，以确保OFDM时域信号的实数性。两者的区别在于，DCO-OFDM需要添加直流偏置和限幅以确保时域信号的非负性；而ACO-OFDM只在奇数序号的子载波上加载符号，而将偶数序号子载波置零，变换后直接对负数部分限幅从而确保OFDM时域信号的非负性。

在VLC中，CSK调制已与OFDM传输技术相结合以提高频谱利用率。在传统的基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)的CSK-OFDM系统中， 为满足VLC信道传输的实数性要求，并行输入OFDM调制器的CSK已调制符号必须符合厄米特共轭对称，由此造成了一半频谱资源的浪费。

发明内容

本发明提供一种提高频谱利用率的基于实傅里叶域哈特莱变换的颜色键控OFDM通信系统。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种基于实傅里叶域哈特莱变换的颜色键控OFDM通信系统，包括发射端和接收端，发射端和接收端通过VLC光信道连接，所述发射端包括顺次连接的CSK调制器、DHT-OFDM调制器、加偏置和限幅模块、添加CP模块、数模转换模块和LED；所述接收端包括顺次连接的光电接收器、模数转换模块、去除CP模块、DHT-OFDM解调和均衡模块以及CSK解调器；LED的光信号通过VLC光信道传递到光电接收器上。

进一步地，CSK调制器的输入信号是二进制比特序列，该二进制比特序列经CSK调制器调制为RGB三色强度值P_r，P_g和P_b，得到的强度值将作为R、G、B三色信道各自的输入符号送入DHT-OFDM调制器。

进一步地，光电二极管接收信号表示为：