[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

说明书

本发明提供一种结合调光控制的反极性多脉冲位置调制光OFDM系统，该系统它有效地结合了MPPM和RPO‑OFDM技术，在支持灵活的调光功能的同时，利用MPPM模式携带的额外比特在带宽不变的前提下提升了数据传输速率，与传统的RPO‑OFDM相比，本方法在计算复杂度和能耗都相似的情况下，能实现更高的频谱效率。

技术领域

本发明涉及无线光通信领域，更具体地，涉及一种结合调光控制的反极性多脉冲位置调制光OFDM系统。

背景技术

二十一世纪，无线数据传输速率的需求正在呈几何级数增长。尽管当前蜂窝网络标准仍在不断的演进，移动数据流量的需求仍极有可能超过传统频谱能够提供的支持。可见光通信(Visible Light Communication，VLC)的出现，正好能解决频谱资源日益紧张的问题。VLC的基础器件是在照明上广泛使用的发光二极管(Light Emitting Diode，LED)。VLC有很多优点，包括无需频谱授权、无射频干扰、无辐射等。

作为长期演进(Long-Term Evolution，LTE)系统中的关键技术，正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术可以用于VLC系统中以提高数据传输速率，并且能够抵抗多径效应造成的符号间干扰。用于VLC系统中的光OFDM时域信号必须是非负的实信号，因此历史文献中提出了许多光OFDM技术，如直流偏置光OFDM(DC-biased Optical OFDM，DCO-OFDM)和非对称限幅光OFDM(Asymmetrically ClippedOptical OFDM，ACO-OFDM)等。

另一方面，VLC系统必须同时实现照明和通信两种功能，因此把调光技术结合到调制技术里是非常重要的。一般地，数字调光技术的应用更加广泛。这是因为模拟调光技术比数字调光技术更加容易产生照明颜色偏移的现象，并且数字调光技术通过简单地调节占空比，就能实现多级的照明亮度调节，容易实现。

因此，结合光OFDM技术与调光技术成为了VLC实际系统的设计目标之一。现有技术中有只利用脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)的“on”时隙来传输光OFDM信号，因此在调制带宽不变的情况下，降低占空比会大大降低数据传输速率。现有技术中还有提出了使用多脉冲位置调制(Multiple Pulse Position Modulation，MPPM)来代替传统的PWM的方法(记为MPPM-OFDM)，通过MPPM模式携带的比特信息来提高数据传输速率。然而，在占空比比较低的情况下，MPPM模式携带的比特数非常少，所以此方法能提供的数据传输速率在这种情况下仍然很低。现有技术中还有提出了一种反向极性光OFDM(ReversePolarity Optical OFDM，RPO-OFDM)方法，既利用了PWM的“on”时隙又利用了它的“off”时隙，使得数据传输速率不受占空比影响，并且充分利用了LED的线性动态范围以减少非线性失真。但是，这种方法中用于调光的PWM并不能携带信息。现有技术中还有提出了一种非对称混合光OFDM(Asymmetric Hybrid Optical OFDM，AHO-OFDM)方法，它虽然能提供比较高的频谱效率，但是系统复杂度却比较大，而且并没有使用数字调光技术。

发明内容

本发明提供一种可实现更高的频谱效率的结合调光控制的反极性多脉冲位置调制光OFDM系统。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

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，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。