[发明专利]一种用于无线光通信系统截断补偿OFDM调制方法

权利要求书

1.一种用于无线光通信系统截断补偿OFDM调制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：构建发射机；

步骤1-1：采用M-ary正交振幅调制M-QAM对二进制数据格式的子载波进行变换；假设X_i是第i个子载波在经过M-QAM后的变换结果，为了得到实数传输信号，X_i必须是X_N-i的共轭，即其中N为子载波数；用向量X＝(X₀，X₁，…，X_N-1)^T表示子载波在经过M-QAM后的变换结果；

步骤1-2：将向量X＝(X₀，X₁，…，X_N-1)^T作为OFDM中快速傅里叶反变换IFFT的输入信号，x[k]为IFFT输出信号的第k个采样，其表达式为：

其中c是调制系数，用来控调制信号的幅度；

步骤1-3：再将IFFT输出信号经过并联式串行转换器，第m个输出表示为

步骤1-4：由于OFDM的特性，x_s[m]为双极性信号，而无线光通信系统只能传输非负信号，从而将x_s[m]的负部分翻转，变为正信号，从而将双极信号转换为单极信号其表示为：

其中函数g(x)表示为：

在式(2)中，包含了x_s[m]的正信号和负信号；由于光源发射功率的限制，在式(2)中大于P_max的部分将采用额外的时隙进行传输，从而避免了发射信号受到光源功率限制而产生的截断干扰；则此时CEO-OFDM系统中第m个采样表示为：

步骤1-5：再将x_CEO[m]经过光源非线性截断后，输出信号为：

其中

当子载波数N＞64时，实际的OFDM信号x_s[m]被认为是高斯分布的随机变量，其均值为零，方差表示为经过光源非线性截断后，信号认为是一个随机变量，其概率密度函数为：

其中erfc(x)是误差互补函数，表示为

步骤2：构建接收机；

步骤2-1：经过采样后的接收信号表示为：

y_CEO[m]＝ρh(αx_CEO[m]+n_clip[m])+n[m] m＝0，1，…，N-1 (8)

其中，ρ是接收机的响应率，h是信道损耗；n[m]为加到接收机上的热噪声与散弹噪声，假设n[m]是均值为零的高斯白噪声，其方差计算为R_s为发射码元速率，N₀为噪声功率谱密度；其中α是一个常数，由下式计算得到：

ψ(x)是一个非线性函数，表示为：

n_clip[m]为加性噪声，表示在接收机中由于发射功率的限制，光源的截断效应将会导致信号产生的截断畸变，n_clip[m]被表示成一个均值为零的随机变量，其方差由式(11)计算：

步骤2-2：将接收信号经过步骤1重构处理后，将重构信号的第m个样本在一个符号中表示为：

r[m]＝(y_CEO[m]-y_CEO[m+N])·(u[m]-u[m-N])+λ(x_CEO[m])·y_CEO[m+2N]·(u[m]-u[m-N])， (12)

其中u[m]为离散形式的单位阶跃函数，λ(x)是一个用于重构接受信号的系数函数，表示为：

每个子载波上的信噪比SNR计算为：

在已知信噪比的情况下，用式(15)近似计算误码率：

其中，M表示QAM调制时的调制阶数。