[发明专利]基于载波索引调制的高效可见光通信系统工作方法

说明书

基于载波索引调制的高效可见光通信系统工作方法，该系统的通信过程分为三个步骤：首先，将输入的信息比特流和所有子载波进行分组，每组中一部分比特用来选择激活的子载波索引，另一部分比特经正交幅度调制后映射到激活的子载波上；其次，调制映射后的频域信号经OFDM调制得到复时域信号，将该信号转换为正实值信号，并通过对应的LED进行发送；最后，在接收端解调出用于选择激活子载波索引的信息比特和进行调制的信息比特，从而恢复原始信息。本发明将载波索引调制和广义LED索引调制相结合，提高了系统频谱效率和误比特率，改善了系统性能。

技术领域

本发明涉及一种基于载波索引调制的高效可见光通信系统工作方法，属于可见光通信技术领域。

背景技术

可见光通信(VLC)由于使用成本低廉、寿命长的发光二极管(LED)进行通信，受到学术界和工业界的广泛关注。与频谱资源相对稀缺的无线电(RF)通信不同，光无线通信具有丰富的频谱资源有待开发。最常用的VLC方案是强度调制和直接检测，这要求传输信号必须是非负的。正交频分复用(OFDM)技术是一种多子载波复用技术，具有频谱效率高、抗符号间干扰等优点，在可见光通信系统中得到广泛应用。比较经典的OFDM可见光通信系统主要包括直流偏置光OFDM(DCO-OFDM)系统和非对称限幅光OFDM(ACO-OFDM)系统，其利用厄米特对称经快速傅里叶反变换(IFFT)获得实值信号，再通过增加直流偏置或剪切信号从而获得非负信号，但频谱效率相对较低。索引调制(IM)技术是近年来研究的热点，它不仅利用子载波传送调制符号，还可以通过激活的子载波索引组合来传输信息。随后，提出了基于DCO-OFDM的载波索引调制(IM-DCO-OFDM)方案，该方案虽然提高了系统误码率性能，但更多的子载波未被利用，大大降低了频谱效率和信息传输速率。

Mahendra等(参见M.P.S.Bhadoria,G.Pandey and A.Dixit,PerformanceEvaluation of Visible Light Communication for DCO and ACO Optical OFDMTechniques,2019National Conference on Communications(NCC),Bangalore,India,2019,pp.1-6)对DCO-OFDM和ACO-OFDM在高斯白噪声信道中的性能进行了分析和评估，指出DCO-OFDM系统频谱效率相对较高，而ACO-OFDM系统的误码率性能要优于DCO-OFDM系统，并且系统的平均峰均比随着子载波数量的增多而增大。Anil Yesilkaya等(参见A.Yesilkaya,E.Basar,F.Miramirkhani,E.Panayirci,M.Uysal and H.Haas,OpticalMIMO-OFDM With Generalized LED Index Modulation,in IEEE Transactions onCommunications,vol.65,no.8,pp.3429-3441,Aug.2017)提出了基于MIMO-OFDM的广义LED(GLED)索引调制方案，利用LED索引来代替复数信号的实虚部和正负性，避免了厄米特对称和直流偏置，从而提供了两倍于DCO-OFDM的频谱效率。等(E.and E.Optical OFDM with index modulation for visible lightcommunications,2015 4th International Workshop on Optical WirelessCommunications(IWOW),Istanbul,2015,pp.11-15)提出了基于DCO-OFDM的载波索引调制方案，利用光OFDM系统激活子载波的索引来传输附加信息位，通过蒙特卡罗仿真对实际VLC信道的误差性能进行了评估，该方案在频谱效率和误码率性能之间提供了选择的灵活性。以上方案中系统频谱效率的提高有限，不能有效提升系统性能。

发明内容

为克服现有技术中存在的不足，本发明提出了一种频谱效率更高、性能更好的基于载波索引调制的高效可见光通信系统工作方法。

本发明的技术方案如下：