[发明专利]基于MIMO-OFDM调制的可见光通信系统及信道估计方法

摘要

本发明公开了一种基于MIMO-OFDM调制的可见光通信系统及信道估计方法，涉及光通信领域，该方法为：设计具有特定帧结构的数据帧，并调制到各个光源上，将数据帧中的训练序列，经过数模转换和电光转换，转换为光信号，经过发送端M个光源一起发送；接收端的M个接收探测器分别接收M个光源发送的训练序列，得到光信号；接收探测器对该光信号进行光电转换和模数转换，得到数字电信号，并进行帧同步和离散傅里叶变换，得到频域信号；根据接收到的频域信号和训练符号，计算信道矩阵，得出信道频域响应。本发明能解决基于MIMO-OFDM调制的可见光通信系统的信道估计问题，保证在接收机移动的情况下能有效工作，且实现简单。

主权项

1.一种基于MIMO-OFDM调制的可见光通信信道估计方法，其特征在于，包括以下步骤：A、发送端有M个光源，M为≥2的整数，接收端有M个接收探测器，设计具有特定帧结构的数据帧，并调制到各个光源上，所述数据帧包括由若干训练符号X组成的训练序列和数据符号D，具有以下2个特征：（1）训练序列和数据符号D都采用OFDM调制，且只在调制数据符号D的子载波上调制训练符号X，收发端都已知，训练序列在时间上处在数据符号D的前面；（2）设有L个循环，L为≥1的整数，每个循环包含M个OFDM符号持续时间，在第l个循环的第m个OFDM符号持续时间，只有第m个光源发送调制后的训练符号X，其他光源发送全零的信息，l=1、2、…、L，m=1、2、…、M；B、将上述数据帧中的训练序列，经过数模转换和电光转换，转换为光信号，经过发送端M个光源一起发送；C、接收端的M个接收探测器分别接收M个光源发送的训练序列，得到上述光信号；D、接收探测器对该光信号进行光电转换和模数转换，得到数字电信号，并进行帧同步和离散傅里叶变换，得到频域信号；E、根据上述接收到的频域信号和训练符号X，计算信道矩阵，得出信道频域响应，具体计算过程如下：设N代表OFDM调制子载波的个数，N为正整数，所有子载波上都调制了数据，设X=[X⁽¹⁾,X⁽²⁾,...,X^(N)]，其中，X^(k),(k=1,2,...,N)表示第k个子载波上的信息，k为正整数，该M×M的MIMO-OFDM可见光通信系统的信道频域响应HM用MxM的矩阵描述，矩阵表示为：HM=hm11hm12...hm1Mhm21hm22...hm2M............hmM1hmM2...hmMMM×M,]]>其中：hmpq=[hmpq(1),hmpq(2),...,hmpq(N)],(p=1,2,...,M;q=1,2,...,M),]]>表示第p个光源和第q个接收器之间的信道的频域响应，代表hm_pq在第k个子载波上的值；设在第l个循环里，第q个OFDM符号持续时间，第p个接收器收到的信息为ym_l,pq，在第l个循环持续时间内，该M×M的MIMO-OFDM系统的信道频域响应HM_l用矩阵描述为：HMl=hml,11hml,12...hml,1Mhml,21hml,22...hml,2M............hml,M1hml,M2...hml,MM,]]>其中hm_l,pq为第p个光源和第q个接收器之间的信道的频域响应，在第l个循环的第m个OFDM符号持续时间，接收到的信号表示为yml,1myml,2m...yml,Mm=hml,11hml,12...hml,1Mhml,21hml,22...hml,2M............hml,M1hml,M2...hml,MM0...0X0...0,]]>其中，X在向量[0,…,0,X,0,…0]^T的第m个元素位置，分别计算以上M个矩阵，得到在第l个循环里的信道频域响应矩阵为：HMl=hml,11hml,12...hml,1Mhml,21hml,22...hml,2M............hml,M1hml,M2...hml,MM=yml,11/Xyml,12/X...yml,1M/Xyml,21/Xyml,22/X...yml,2M/X............yml,M1/Xyml,M2/X...yml,MM/X;]]>最后，将L次循环所得结果HM_l(l=1,2,...,L)做算术平均，得到HM=Σl=1LHMl.]]>