[发明专利]基于可见光DCO-OFDM通信系统前导序列的非线性限幅估计方法

摘要

本发明公开了一种可见光DCO‑OFDM通信系统前导序列，包括ZC序列和30个OFDM符号，30个OFDM符号按顺序分为三组；其中，OFDM符号由调制到子载波上的原始比特流经过IFFT变换得到；发射所用DA为带符号n位，三组OFDM符号分别乘以幅度因子2^n‑4、和2^n‑3，产生三组分级幅度，原始ZC序列乘以与第一组分级幅度一致的幅度因子后得到ZC序列。本发明还公开了采用本发明的前导序列进行非线性限幅估计和信道参数估计的方法。本发明的前导序列可在时域周期性间断地发送，占用很小的发射功率，能使得可见光通信系统工作在LED的线性工作区，并接近于实时为系统提供精确地信噪比情况。

主权项

1.采用可见光DCO‑OFDM通信系统前导序列的非线性限幅估计方法，其特征在于：可见光DCO‑OFDM通信系统前导序列包括ZC序列和30个OFDM符号，30个OFDM符号按顺序分为三组，每组10个；其中，OFDM符号采用128个子载波，从第一个子载波开始，每16个子载波分为一组，共有8组，分别采用{64QAM,64QAM,64QAM,64QAM,16QAM,16QAM,4QAM，4QAM}的调制方式，同时低端的4个子载波和高端的16个子载波不使用，以保证通信系统的性能，为保证经IFFT后时域信号为实数，增加128个共轭对称子载波，即共使用256个子载波；原始ZC序列由式(1)生成，发射所用DAC为带符号n位，三组OFDM符号分别乘以幅度因子2^n‑4、和2^n‑3，产生三组分级幅度，原始ZC序列乘以与第一组分级幅度一致的幅度因子后得到ZC序列；式(1)中，N为子载波的个数，r为ZC序列的根指数，r的取值为小于N并且与N互素的正整数，k＝0,1,...,N‑1，q为任意整数；所述方法包括以下步骤：S1：在LED偏置及线性范围未知的可见光通信场景下，发送前导序列；S2：接收机用本地保存的ZC序列时域信号与接收到的信号序列做滑动相关，从接收到的信号序列中同步出发送的导频序列，并利用发射端幅度因子参数去除OFDM符号幅度分级因子，得到接收序列y_i(n)，下标i表示接收序列中第i个OFDM符号；发射端幅度因子为2^n‑4、和2^n‑3，OFDM符号幅度分级因子为三组OFDM符号的分级幅度；S3：对接收到的y_i(n)做快速傅里叶变换得到接收序列的频域信号Y_i(k)，利用第一组OFDM符号求出信道的频域值的估计值式(2)中：为第k个子载波对应的信道系数，X_i(k)和Y_i(k)分别表示发射端第i个OFDM符号原始频域序列和接收到的第i个OFDM符号频域序列，E(...)表示对第一组10个OFDM符号计算出的10组信道值求平均；S4：根据信道的估计值计算出第二和第三组OFDM符号的发送信号频域的估计值S5：根据第二和第三组符号的发送信号频域的估计值，与原始发送频域序列对比：设置正负门限分别为原始序列正负值的均值的2.5倍，计算得到每组符号超过门限部分的平均误差，e_{pos_1}、e_{pos_2}和e_{pos_3}分别为第一、二、三组符号的正限幅误差，e_{neg_1}、e_{neg_2}和e_{neg_3}分别为第一、二、三组符号的负限幅误差；S6：根据经验公式，计算每组符号的正负限幅百分比，经验公式由仿真及实测数据拟合得到；经验公式如下：其中，p_{pos_1}、p_{pos_2}和p_{pos_3}分别为三组符号的正限幅百分比，p_{neg_1}、p_{neg_2}和p_{neg_3}分别为三组符号的负限幅百分比，n_ZC为由接收到的多组ZC序列处理后得到的信道的平均噪声；S7：根据正负限幅百分比判断是否限幅，以及判定为下限幅、上限幅或双向限幅；限幅情况判决方法如下：a)若p_{？_3}＜10％,p_{？_2}＜40％,p_{？_1}＜60％，则未发生限幅；b)若p_{？_3}＞10％,p_{？_2}＜40％,p_{？_1}＜60％，则仅第三组符号发生限幅；c)若p_{？_3}＞10％,p_{？_2}＞40％,p_{？_1}＜60％，则第二、三组符号发生限幅；d)若p_{？_3}＞10％,p_{？_2}＞40％,p_{？_1}＞60％，则第一、二、三组符号发生限幅；其中，p_{？_1}为第一组符号的正限幅百分比或负限幅百分比，p_{？_2}为第二组符号的正限幅百分比或负限幅百分比，p_{？_3}为第三组符号的正限幅百分比或负限幅百分比；S8：将步骤S7判定的限幅情况反馈给发射端，发射端可根据此结果调节发射端偏置以及发射功率，调节后重新发送前导序列，重复步骤S1～S7，直至第三组OFDM符号不发生限幅，则已工作在LED的线性区域。