[发明专利]一种基于改进算法的ADO‑OFDM的可见光通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及可见光通信技术，特别涉及一种基于改进算法的ADO-OFDM的可见光通信系统。

背景技术

将可见光作为信号载波的可见光通信系统，由于它工作在未授权的频段，具备安全性高，能耗低和抗电磁干扰的优势，在下一代室内通信的应用中已经引起了人们相当大的关注。白光发光二极管（LED）与传统的荧光灯相比，可以满足高效率、低电压和电流的要求，并且其寿命长，可靠性高。LED作为未来的照明基础设施，可以同时实现通信的功能，并且具有较低的成本。如果将安装在室内的LED照明设备用在通信网络中，就可以实现高效的室内可见光通信。

正交频分复用（OFDM）技术由于具有更高的频谱效率和抗符号间干扰和载波间干扰的性能，已经广泛应用于有线和无线的宽带通信系统。在可见光通信系统的正交频分复用调制中，用光的强度来表示OFDM的基带信号，只能是一个正实数。所以，OFDM基带传输信号必须是正值的，否则特别是在强度调制/直接检测（IM/DD）系统中，会导致信号出现很大的失真。在基于OFDM的VLC系统中，产生单极性的OFDM信号的形式一般有非对称限幅的光正交频分复用（ACO-OFDM）和直流偏置光正交频分复用（DCO-OFDM）。在ACO-OFDM中，数据在进行逆快速傅里叶变换（IFFT）之前被映射到的奇数子载波上，偶数子载波上的信号被设置为零，并且在IFFT之后输出的双极性信号会被限幅以得到正值的信号。但是ACO-OFDM技术会导致较低的频谱效率。在DCO-OFDM中，信号通过增加一个直流偏置变为正值，但是会增加功耗。所以可以采用基于非对称限幅和直流偏置的光正交频分复用（ADO-OFDM）的可见光通信系统，传输单极性的OFDM基带信号，但是传统的ADO-OFDM系统的可靠性有待提升。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提出改进的基于非对称限幅和直流偏置的光正交频分复用（ADO-OFDM）的可见光通信系统，传输单极性的OFDM基带信号。这种改进的传输系统具备更低的误码率，性能更加理想。

本发明的技术方案是：

一种基于改进算法的ADO-OFDM的可见光通信系统，包括发射端和接收端，

所述发射端包括：

串并转换和映射模块，对输入的串行数据进行串并转换和映射，并使生成的信息具有厄米特对称，将信息向量分成奇数子载波和偶数子载波；

映射数据增强模块，增加ACO-OFDM输入信号的功率；

ACO-OFDM信号生成模块，生成的ACO-OFDM信号在奇数子载波上传输，在逆快速傅里叶变换之后，在奇数子载波上进行非对称限幅；

DCO-OFDM信号生成模块，生成的DCO-OFDM信号在偶数子载波上传输，在逆快速傅里叶变换之后，在偶数子载波上的信号加上直流偏置以产生单极性的信号；

子载波合并模块，将奇数子载波和偶数子载波合并，形成ADO-OFDM信号；

块型导频结构，进行信道估计与均衡；

循环前缀插入模块，在ADO-OFDM信号中加入循环前缀；

并串转换模块，将ADO-OFDM信号并串转换得到串行数据，通过光调制器送入信道传输；

所述接收端包括：

循环前缀去除模块，对接收的串行数据去除循环前缀；

快速傅里叶变换解调模块，对接收的串行数据进行解调；

信道估计模块，去除导频，进行信道均衡与估计；

正交幅度调制解映射模块，去除限幅噪声影响，恢复DCO-OFDM信号；

信号优化模块，通过新恢复出的DCO-OFDM信号来对ACO-OFDM信号进行估计和优化，再通过优化再生的ACO-OFDM信号进一步去除限幅噪声对DCO-OFDM信号的影响。

本实施例实施过程如下：

基于ADO-OFDM的可见光通信系统中首先生成若干个OFDM符号，并进行映射调制。

基于ADO-OFDM的可见光通信系统中M个子载波，奇数子载波传输ACO-OFDM信号，偶数子载波传输DCO-OFDM信号。

设置逆快速傅里叶变换的大小，并使输入的数据满足厄米特对称。

所述块型导频结构采用信道估计算法（例如：最小二乘准则和三次样条插值算法）进行信道估计与均衡。

所述循环前缀插入模块在ADO-OFDM信号中加入循环前缀。

所述接收端还包括光电转换模块和低通滤波器，光电转换模块将接收的光信号转换为电信号，低通滤波器对转换的电信号滤波处理，滤除高频干扰信号。