[发明专利]一种评估PAM‑OFDM可见光通信系统信号峰均比的方法

说明书

技术领域

本发明无线光通信技术领域，尤其是一种评估PAM-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，被广泛地用于室内照明，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的室内可见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实数，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，正交频分复用技术在传统射频通信系统中早已被深入研究并广泛采用，该技术有着一些独特的优点，例如：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等优点。正因如此，正交频分复用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PAM-DMT。OFDM技术中的一大难点即发射信号峰均比过大的问题在PAM-DMT中仍存在，因此在PAM-DMT技术中评估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PAM-OFDM可见光通信系统信号峰均比的方法，能够快速得出削波后信号的峰均比，而无需实际硬件测量。

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

(1)根据子载波数为N的PAM-DMT的系统结构，算出快速傅里叶反变换输出的时域信号

(2)由于频域信号A_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，将经过快速傅里叶反变换得到的时域信号s_n近似为服从零均值方差为的高斯分布，即

(3)因其有奇对称性：

对其采取过零削波不会丢失任何信息，对时域信号进行削波的过程如下：

(4)对上削波程度进行规范化处理，得到削波上界为：

(5)由此可以得到削波后信号的概率密度函数为：

(6)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).；

(7)当子载波数目足够多，频域符号是PAM调制时，同一PAM-DMT符号中子载波是相互独立的，因此由峰均比的定义式：

可以推出双边削波后的PAM-DMT符号的峰均比的互补累积分布函数为：

其中，θ_0,U＝u²/c(0,u)。

本发明的有益效果为：本发明所得出的峰均比具有高度准确性，通过系统仿真与本发明得到的理论计算值相校验，本发明得到的理论计算值在子载波数目足够大时具有相当高的准确性；本发明所得出的削波后信号的峰均比具有简单易算性，对于子载波数目足够大的PAM-DMT，只要知道调制后各子载波上时域信号的功率和削波的上下界，即可快速得出削波后信号的峰均比，而无需实际硬件测量。

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PAM-DMT室内可见光通信系统发射端示意图。

图3为本发明的PAM-DMT中上削波后的最大峰均比与规范化后上削波边界的关系示意图。

图4为本发明的不同子载波数目下本发明计算得到的峰均比分布评估值和实际仿真值示意图。

图5为本发明在1024子载波时PAM-DMT在各种情况下的峰均比分布曲线示意图。