[发明专利]一种有记忆的量化误差预均衡补偿系统和方法

说明书

本发明属于可见光通信技术领域，具体为一种有记忆的量化误差预均衡补偿系统和方法。本发明系统包括依次连接QAM映射模块、加权LUT预失真模块、上采样模块、I/Q分离模块、成型滤波模块、Delta‑sigma调制模块；本发明将Delta‑sigma调制器用于CAP系统中，通过提高采样率，使量化噪声扩散，降低带内量化噪声；通过噪声整形，使带内噪声转移到带外，对由发射端DAC精度不足引起的量化误差进行补偿；通过加权LUT对Delta‑sigma调制的量化过程进行优化，通过引入记忆性，提升在非线性条件下量化误差预均衡补偿的性能；经过加权LUT预失真和Delta‑sigma调制，得到DSM‑CAP信号经过低通滤波器滤除带外量化噪声，系统复杂度较低。

技术领域

本发明属于可见光通信技术领域，具体涉及一种应用于可见光通信中的CAP信号量化误差预均衡补偿系统和方法。

背景技术

可见光通信(VLC)是一种利用LED的快速响应特性实现高速数据传输的新型绿色信息技术。该技术利用LED作为光源，在不影响正常照明的前提下，可使照明设备具有“无线路由器”、“通信基站”、“网络接入点”等功能，且具有无电磁辐射、安全性好、可用带宽高等优点。可见光通信作为一种照明和光通信结合的新型通信模式将推动下一代照明和接入网的融合发展和技术进步，已成为国内外竞争的焦点和制高点。无论在国家战略层面，还是其潜在的广泛应用领域和巨大的市场规模上，可见光通信的发展都具有重大意义。

无载波幅度相位调制(CAP)作为一种高频谱效率幅度调制，已经被实验证明是一种非常适用于可见光通信系统的调制方式。尤其高阶CAP可以大幅提升频谱效率。然而，由于经过上变频成型滤波器实数化，CAP信号幅度在时域的取值是连续的，而不是少数的固定的离散值。而发射端的模数转换器(DAC)存在量化精度限制，这意味着在发射端产生的CAP信号存在量化误差，从而带来误码率的增加，这对于可见光通信系统中信号的高质量传输是不利的。

通过过采样和Delta-sigma调制(DSM)噪声整形，可以将带内的量化噪声转移到带外，并在接收端通过低通滤波器将带外的量化噪声滤除，同时实现解调。而可见光通信系统本身由于存在带宽限制，其频谱呈现低通特性。本发明提出可以通过delta-sigma调制对CAP信号量化；同时，可见光通信系统存在非线性，量化电平的取值实际上应考虑信号的符号模式(pattern)，因此引入加权查找表(LUT)进行预均衡补偿，以实现最终降低量化噪声的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可降低量化噪声的有记忆的量化误差预均衡补偿系统方法，应用于可见光CAP通信系统中，可以将时域幅度连续的CAP信号量化为少数电平信号，降低对发射端信号发生器精度的要求。

本发明提出的降低CAP系统量化噪声的有记忆的量化误差预均衡补偿系统，其结构如图1所示，由QAM映射模块、加权LUT预失真模块、上采样模块、I/Q分离模块、成型滤波模块、Delta-sigma调制模块依次连接组成；其中：

所述QAM映射模块，对原始数字逻辑信号进行2^N阶QAM编码，得到复数信号；

所述加权LUT预失真模块，根据连续相邻符号的模式，通过建立的查找表对信号进行预失真；

所述上采样模块，对信号进行上采样操作，得到频域上复制的信号；

所述I/Q分离模块，对复数信号进行I/Q分离，分别得到其实部信号作为同向I路，虚部信号作为正交Q路；

所述成型滤波模块，用于对频域上实现复制的信号进行成型滤波，I路与Q路分别使用一对满足希尔伯特变换对特性的成型滤波器滤波，滤波后的正交信号相减得到预失真的CAP信号；

所述Delta-sigma调制模块，通过Delta-sigma调制将CAP信号量化，并对量化噪声进行噪声整形，得到量化误差预均衡后的信号。