[发明专利]一种自适应传输幅度位数压缩的OFDM可见光收发方法及系统

权利要求书

1.一种自适应传输幅度位数压缩的OFDM可见光收发的方法，其特征在于，所述的方法具体包括如下步骤：

S1、在发射端FPGA对输入的串行数据流进行串并变换，对并行数据进行QAM映射后作快速傅里叶逆变换，然后进行并串变换、循环前缀和幅度位数压缩，根据误码分析的情况进行自适应判断，选择合适的幅度位数进行压缩；

S2、幅度位数压缩后的OFDM信号加头部经由FPGA输出至DAC进行数模转换，模拟信号通过LPF滤除高频噪声，经预加重电路和偏置电路后调制LED产生相应光信号；

S3、经空间传输的光信号在接收端由PD进行光电转换，经TIA放大和LFP滤波后由ADC进行模数转换，数字信号进入接收端FPGA；

S4、对接收的数字信号去除头部，位数提取，串并变换后经过快速傅里叶变换，然后QAM解调再进行并串变换转串行输出，恢复数据流，同时对输出信号与输入信号作BER分析，作为自适应判断条件；

对于QAM调制/待解调信号而言，信号序列表示为：

从上式看出，s_k(t)为两个正交的振幅键控信号之和，式中，A_I和A_J取多个离散值的变量，代表信号在I、Q方向的幅度值，其中2d为欧氏距离，d表示为：

所以，第k个点单点出错的概率P_b(k)表示为：

其中，M为QAM调制阶数，k为星座图的第k点，E_b为信号功率，N₀为噪声功率，在本系统中对应为接收端的FFT输出信噪比；erfc(·)为补误差函数，其为高斯函数的不定积分，表示为：

由公式(9)、(10)得系统的统计平均误码率P_b为：

由公式(9)、(11)可知，QAM解调结果出错概率与接收端FFT输出信噪比的大小呈正相关。

2.根据权利要求1所述的一种自适应传输幅度位数压缩的OFDM可见光收发的方法，其特征在于，于步骤S1中，设置有纠错限制阀值，若误码率超出前向纠错限制阀值时，执行幅度区间重组算法，否则直接计算。

3.根据权利要求1所述的一种自适应传输幅度位数压缩的OFDM可见光收发的方法，其特征在于，于步骤S1中，还涉及幅度位数压缩算法，具体的计算函数为：

其中，a_i、τ_i分别表示对第i个信号点进行修正的幅度、相位和时延。

4.根据权利要求3所述的一种自适应传输幅度位数压缩的OFDM可见光收发的方法，其特征在于，所述的幅度位数压缩算法对原信号以可变步进进行区间识别，可变步进的值由期望有效位数决定，具体地运算公式如下：

L＝2^{(原有效位数-期望有效位数)} (20)

其中，L为可变步进；

相应地，压缩区间范围[R₀,R_max]，其由DAC和ADC位宽N决定，具体运算函数如下：

R_max＝(1-τ)×(2^N-1)，R₀＝τ×(2^N-1) (21)

其中，τ为性能保留余量，取值0～3％。

5.根据权利要求4所述的一种自适应传输幅度位数压缩的OFDM可见光收发的方法，其特征在于，所述的压缩区间范围，具体划分为：

[R₀,R₁]，[R₁,R₂]，…，[R_m,R_max] (22)

其中，m＝2^N/L；

相应地，对原信号值在同一个区间的信号进行对应区间映射，则映射值为对应重组区间的区间中间幅度值，具体为：

其中，j＝0～m；

相应地，若信号经幅度修正后，通过冲击响应为sinc(πnT)的低通滤波器进行滤波，具体信号修正、滤波后的输出可表示为：