[发明专利]一种DCO-OFDM可见光通信传输系统的实现方法

说明书

本发明公开了一种DCO‑OFDM可见光通信传输系统的实现方法。本发明在采用DCO‑OFDM系统新型传输方案的基础上，通过求解优化问题，给出了信号转换形式函数中的斜率和直流点参数的最优取值，再根据最优取值建立传输系统。本发明中给出所有变量的初始点和初始罚因子，然后求解线性约束问题，利用最速下降法得到极大值点，经过几次迭代计算之后最终得到优化问题的最优取值。与现有技术相比，本发明更具有理论完整性，并提出了复杂度较低的实现方案。

技术领域

本发明涉及可见光通信技术领域，尤其涉及一种DCO-OFDM可见光通信传输系统的实现方法。

背景技术

因为可见光通信系统采用强度调制，只能传输实非负信号，因此传统的OFDM需要做出调整才可以应用到可见光通信系统中。在可见光通信系统中，光正交频分复用(O-OFDM)方案拥有很高的传输速率和高性价比的均衡，因此成为了可见光通信高速通信中很好的调制方案。很多光OFDM方案已经被提出了，如直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)、非对称限幅光正交频分复用(ACO-OFDM)。

DCO-OFDM方案在1996年就被提出，当时是针对红外通信系统设计的，主要是为了解决在强度调制系统中使用多载波技术的问题。DCO-OFDM系统是通过添加直流偏置的方式把负值波形抬高，从而保证了信号的正实性，优点是结构简单，缺点是功率开销较大。虽然DCO-OFDM系统为了保证子载波共轭对称，会损失一半的频谱效率，但是只需要进行加直流偏置操作，就可以获得和其他方案相同的频谱效率，例如增强型单极性OFDM(eU-OFDM)、分层型ACO-OFDM。同时DCO-OFDM系统复杂度不高，因此被广泛使用。

可见光通信系统的功能通常包含照明和通信，因此在调光控制的场景下经常会出现相对较高或较低的亮度等级，也就是光功率等级。而对于DCO-OFDM来说，在很高或很低的光功率等级下，会产生严重的性能衰落，从而限制它的效率，因此需要对系统实现方案进行优化。

现有的方案中有一种同时传输ACO-OFDM信号和DCO-OFDM信号的系统，称为ADO-OFDM系统。也有将DCO-OFDM信号和PAM-DMT信号相结合的系统PDO-OFDM。这些系统的复杂度都比较高，求解难度较大，尤其是对于接收端而言。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种DCO-OFDM可见光通信传输系统的实现方法，其通过求解优化问题，给出了信号转换形式函数中的斜率和直流点参数的最优取值。

技术方案：本发明所述的DCO-OFDM可见光通信传输系统的实现方法包括：

(1)建立DCO-OFDM可见光通信传输系统中发射端直流偏置前信号x(n)和接收端逆变换后信号y(n)之间的关系式为：

y(n)＝Kx(n)+z(n)

式中，K为衰减因子，Q(·)为高斯Q函数，I_L和I_H分别表示LED驱动电流的最小值和最大值，σ为时域OFDM信号的标准差，b′为直流点，a₁和a₂为斜率，且b′,a₁,a₂为未知参数,z(n)为包含AWGN和限幅噪声的总噪声，且和x(n)无关；

(2)建立y(n)的信噪比表达式为：

式中，G_B为带宽利用率因子，为噪声z(n)的方差，M为QAM调制阶数；

(3)建立优化目标函数为：

s.t.

E|x_t(n)|]＝η