[发明专利]结合调光控制的反极性多脉冲位置调制光OFDM系统

权利要求书

1.一种结合调光控制的反极性多脉冲位置调制光OFDM系统，包括发射机和接收机，发射机和接收机通过VLC光信道连接，其特征在于，所述发射机包括顺次连接的数据分配器、光OFDM调制器、第一极性反转器、截断器、数模转换器和LED，所述数据分配器还经MPPM模式选择器与第一极性反转器连接；所述接收机包括顺次连接的光电检测器、模数转换器、第二极性反转器、光OFDM解调器和数据组合器，所述模数转换器还经MPPM解调器与数据组合器连接，MPPM解调器还与第二极性反转器连接；LED的光信号通过VLC光信道传递到接收机的光电检测器；

数据分配器将每一帧的原始二进制比特流b分成两部分，第一部分比特流b_MPPM用于MPPM模式的选择，第二部分比特流b_OFDM用于光OFDM信号的调制，记每一帧含有l个MPPM符号和p个OFDM符号，则b_MPPM的长度为l·B_MPPM，其中为每一个MPPM符号携带的比特数，n为MPPM符号的时隙数，w为MPPM符号的“on”时隙的个数，表示小于或等于x的最大整数；b_OFDM的长度为p·B_OFDM，其中B_OFDM为每一个OFDM符号携带的比特数；通过调节w来调节MPPM信号的占空比即利用数字调光技术，达到所需的不同的照明亮度；

MPPM模式选择器对输入的第一部分比特流b_MPPM进行编码映射，并输出MPPM信号s_MPPM；光OFDM调制器对输入的第二部分比特流b_OFDM进行光OFDM调制，输出功率归一化的OFDM时域信号s_OFDM；s_MPPM与s_OFDM的长度应保持一致，即n·a·l＝p·N，其中a为MPPM符号中每个时隙的采样点个数，N为一个OFDM符号的采样点数，在采用ACO-OFDM的情况下也等于光OFDM调制器中逆傅里叶变换的点数，s_MPPM的同一个时隙中的a个采样点的值相同，“on”时隙中的值为1，“off”时隙中的值为0；

第一极性反转器根据公式(1)的变换将OFDM信号s_OFDM加载到MPPM信号s_MPPM的“on”和“off”时隙上，输出混合信号s：

s＝s_MPPM·I_H+(1-s_MPPM)·I_L+α·(1-2s_MPPM)οs_OFDM (1)

其中，I_H表示LED线性范围的最大电流，I_L表示LED线性范围的最小电流，1表示元素全为1的向量，ο表示同维向量的逐元素相乘；记s_sc＝α·s_OFDM为缩放后的OFDM信号，α为缩放因子，使得s_sc的电功率P_OFDM＝α²；通过调节P_OFDM来拓展调光范围，可实现比常规数字调光能达到的更高或者更低的照明亮度；

截断器将混合信号s高于I_H的部分截断为I_H，低于I_L的部分截断为I_L，输出截断后的信号s_c，并通过数模转换器转换为模拟信号，通过LED发射出去；

LED发射出的信号通过VLC信道，再经过光电检测器和模数转换器得到信号r，MPPM解调器将r中的每一个时隙的a个采样点取平均值，得到信号R，如公式(2)：

其中R_(i-1)n+j表示R中的第[(i-1)n+j]个元素，即为该帧中第i个MPPM符号的第j个时隙的幅度平均值，i＝1,2,...,l，j＝1,2,...,n；r_k为r中的第k个元素；

MPPM解调器依次为第i＝1,2,...,l个MPPM符号中的n个时隙的幅度平均值{R_(i-1)n+j|j＝1,2,...,n}进行排序，并选出该MPPM符号中最大的w个值，将这些值所在的时隙判决为“on”时隙，其余的为“off”时隙，将r中判决为“on”时隙的元素的值设为1，判决为“off”时隙的元素的值设为0，即得到估计的MPPM信号并输出到第二极性反转器中，然后，MPPM解调器对进行MPPM反映射，得到第一部分比特流的估计值

第二极性反转器根据输入的和r，按照公式(3)输出OFDM信号的估计值到光OFDM解调器中：

光OFDM解调器对进行解调，得到第二部分比特流的估计值数据组合器将和组合得到原始比特流的估计值