[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

说明书

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种自适应传输幅度位数压缩的OFDM可见光收发的方法、系统、平台及存储介质。通过对系统误比特率(BER)的计算判断，提出本发明方案以满足在低SNR(信噪比)下实现高阶OFDM可见光通信，同时降低系统的峰均功率比(PAPR)。本发明以限幅法为原理基础，根据信道信号噪声比(SNR)的优劣情况选择不同密度的区间对时域OFDM信号进行幅度的位数压缩，以达到在实际环境低SNR的情况下满足高阶调制通信。并基于传统限幅法改进而来，计算复杂度低，能有效降低系统器件性能需求，满足实时可见光通信的需求，该方法可以显著提高高阶调制系统对低SNR的容忍程度，而且与传统方法相比，在实际系统中降低了对硬件电路的性能要求。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种自适应传输幅度位数压缩的OFDM可见光收发的方法、系统、平台及存储介质。

背景技术

正交频分复用技术(OFDM)是一种通信领域中的多载波调制方式，其将信号分割为多个子信号，然后用这些分割的子信号分别去调制相互正交的子载波，从而进行通信，这种通信方式的实现可以减小和消除码间串扰的影响来克服信道的频率选择性衰落。由于子载波的频谱允许相互重叠而在接收端无失真还原，因而可以实现更高的频谱利用率。而可见光通信系统(VLC，Visible Light Communication)由于兼备照明与通信功能、保密性好等优点，近年来成为室内短距离无线传输的热门研究方向。OFDM与可见光通信的融合，是解决目前可见光实时通信码率瓶颈的重要手段之一，因其相比普通的二元编码而言具有更高的频带利用率和子载波携带比特数目，从而在有限的LED带宽内实现更高码率的通信。

在带宽有限的场景下，OFDM技术的应用存在许多优点，但不可避免地要面对OFDM技术可能存在的峰均功率比(PAPR)过大的问题。由于合成的OFDM信号经由多个独立的子载波信号叠加而成，在某些同相位点上叠加后信号可能产生非常大的峰值功率，这大大提高了系统内部器件，例如ADC、DAC和功率放大器等所需的线性范围，增加了系统不必要的资源消耗和可能出现的信道内干扰和带外辐射。所以，关于尽可能降低PAPR是本应用领域研究的热点问题。

在实时处理的可见光通信中，由于LED发光功率的限制，实际系统的信噪比(SNR)会相对较低，直接影响了ADC的输出有效位数，进而通过FFT后恶化了在接收端解调的信号判决情况。

发明内容

针对以上信噪比(SNR)会相对较低，直接影响了ADC的输出有效位数，进而通过FFT后恶化了在接收端解调的信号判决情况，本发明提供一种自适应传输幅度位数压缩的OFDM可见光收发的方法、系统、平台及存储介质，在降低系统PAPR的同时，以低计算复杂度实现在较低SNR环境下的低误码高阶调制的可见光通信，且降低系统对硬件性能的要求。

本发明具体通过以下技术方案实现：

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

S1、在发射端FPGA对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，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，串并变换后经过快速傅里叶变换，然后QAM解调再转串行输出，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。

进一步地，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。