[发明专利]一种评估DCO‑OFDM可见光通信系统信号峰均比的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线光通信技术领域，尤其是一种评估DCO-OFDM可见光通信系统信号峰均比的方法。

背景技术

LED灯具有使用寿命长、节能、发光效率高等诸多优点，被广泛的用于室内照明，未来会逐步取代传统的荧光灯和白炽灯等，成为主流的室内照明器件。近来研究表明，LED器件在照明的同时，也可以进行高速的数字通信，且基于LED的室内科技光通信系统具有成本低、传输速率高、保密性好等优点，因此，被认为是一种重要的室内无线通信技术。室内可见光通信与现有的无线电通信相比，具有绿色环保、没有电磁辐射、频谱资源丰富等优势。此外，室内可见光通信特别适合应用在一些无线电设备禁止使用的场合，如飞机、医院等。

不同于传统的无线射频通信系统，在可见光通信系统中普遍采用的是强度调制直接检测技术，这是因为在可见光通信系统中，普遍采用的是发光强度来携带信息，而LED的发光强度只能是非负数，因此不能像在传统射频领域一样采用复数信号。因此在可见光通信系统中所要传输的信号都将经历由电信号转化为光信号的过程，即信源处信号转化为非负电信号来驱动LED。为了解决多径效应引起的码间干扰问题，正交频分复用OFDM技术被深入研究并广泛采用。该技术频谱利用率高，抗频率选择性衰落，抗码间干扰，调制解调简单并且易于实现，接收端无需复杂均衡技术，因此，该技术也被广泛的应用到室内可见光通信系统中。但不同于传统射频通信领域的OFDM技术，采用强度调制直接检测技术的可见光通信技术中需要对信号进行削波处理，一种常用的调制方式为DCO-OFDM。OFDM技术中的一大难点即发射信号峰均比过大的问题在DCO-OFDM中仍存在，因此在DCO-OFDM技术中研究削波对峰均比的影响具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种评估DCO-OFDM可见光通信系统信号峰均比的方法，能够得出具有高度准确性和简单易算性的峰均比。

为解决上述技术问题，本发明提供一种评估DCO-OFDM可见光通信系统信号峰均比的方法，包括如下步骤：

(1)根据DCO-OFDM的系统结构，算出IFFT输出的各子载波时域信号

(2)由于频域信号S_k是零均值且是独立同分布的，根据中心极限定理，当子载波数目N足够多时，经过IFFT变换得到的时域信号s_n服从高斯分布，即

(3)对上下削波程度进行规范化处理，得到削波上下界为：

(4)由此可以得到削波后信号的概率密度函数为：

(5)由概率密度函数可以得到削波后信号的平均功率为：

其中，c(l,u)是功率因子，c(l,u)＝(l²-1)Φ(l)-(u²-1)Φ(u)+u²+lg(l)-ug(u).

(6)当子载波数目足够多，频域符号是QAM调制而来时，同一OFDM符号各个子载波上的信号是相互独立的，因此由峰均比的定义式：

可以推出双边削波后的DCO-OFDM符号的峰均比的互补累积分布函数为：

其中，θ_min＝min{θ_L,θ_U}，θ_max＝max{θ_L,θ_U}，

本发明的有益效果为：本评估方法得出的峰均比具有高度准确性，通过系统仿真与本评估方法得到的理论计算值相校验，本评估方法得到的评估值在子载波数目足够大时具有相当高的准确性；本评估方法得出的峰均比具有简单易算性，对于子载波数目足够大的DCO-OFDM，只要知道OFDM调制后时域信号的功率，再知道削波的上下界，即可快速得出削波后信号的峰均比，无需实际硬件测量。

附图说明

图1为本发明的方法流程示意图。

图2为本发明的基于DCO-OFDM室内可见光通信系统发射端示意图。

图3为本发明削波后功率因子c(l,u)关于规范后削波上下界l和u的分布示意图。

图4为本发明双边削波后峰均比互补累积分布函数两个间断点θ_L和θ_U关于规范后削波上下界l和u的分布示意图。

图5为本发明不同子载波数目下本方法计算得到的峰均比分布理论值和实际仿真值示意图。