[发明专利]处理多个载波可见光通信信号

说明书

公开了用于在将数据信号作为可见光通信信号传输之前对数据信号进行处理的处理电路。该处理电路包括：输入端，用于接收待传输的数据信号；映射电路，可操作以将数据信号映射到活动子载波的集合，并添加对应于非活动子载波的空值，以生成经映射的数据信号。变换电路可操作以向经映射的数据信号应用经修改的傅里叶变换操作，以生成经变换的信号。傅里叶变换操作被修改，以在经变换的信号中保持对应于非活动子载波的空值，变换电路可操作以向对应于活动子载波的至少一些数据值应用经修改的系数以补偿所保持的空值，使得经修改的傅里叶变换操作不改变数据信号的总能量。

技术领域

本发明涉及使用可见光，在一些情况下通过调制用于照亮空间的可见光源来传输信号。

背景技术

新兴系统建议采用可见光通信(VLC)来传输数据信号。在这样的系统中，诸如，建筑物照明的光源的强度被调制以传输信号，并且这在当下可以实现每秒吉比特级的数据速率。

正交频分复用(OFDM)是当前用于实现新兴5G移动联网技术的物理和介质访问层的最有前景的技术。OFDM的主要优点包括高频谱效率和相对于多路径传播的固有复原性，但是其也造成了以下各项之间的权衡：

·实现所传输的OFDM信号的低峰均功率比(PAPR)，以避免具有有限(线性)动态范围的功率放大器导致的信号失真；

·使能按需子载波消隐，以用于基于频域复用的多用户接入和/或弹性频谱分配。

以上权衡在传统的基于OFDM的射频(RF)无线系统(诸如，4G LTE、未来5G毫米波链路)中是公知的难以平衡，但是这在采用可见光通信(VLC)的新兴系统中更是一项挑战。将可见光作为载波频率的使用对OFDM收发器设计施加了新的附加约束，这些约束包括：

·诸如发光二极管(LED)或激光二极管的典型光源表现出了非常高的非线性，这将信号动态范围限制到非常小的准线性区域。由于强度调制信号的单极特性，这个区域甚至比RF收发器的相应区域更小。高PAPR导致非线性信号失真，这会使可实现的无误差比特速率劣化。

·不同于RF载波，光不承载相位信息，因此经调制的VLC信号必须是实值。因此，在OFDM信号的生成期间通常会施加频域符号的埃尔米特对称，相比复值符号，其将频谱效率降低一半。

·另外，对于VLC，输出信号对光强信息进行编码，因而其必须是非负的。因此，使用直流(DC)偏压。照明等级(亮度控制)可以进一步减小OFDM信号的动态范围，因此高PAPR会导致信号限幅(signal clipping)。

·最后，VLC通信还对信号频谱施加了约束。由于DC偏压，中心OFDM子载波不携带信息。依据带宽和载波间间隔，DC周围的低频子载波可能需要保持不被调制(即，空子载波)，以避免诸如低频谐波的扰动并减慢信号波动(DC-漂移效应)。

期望提供允许PAPR降低和按需子载波置零以用于灵活的频谱分配的编码，从而支持OFDM信号中的多用户接入。

发明内容

第一方面提供了一种在将数据信号作为可见光通信信号传输之前对所述数据信号进行处理的方法，所述方法包括：接收待传输的所述数据信号；将所述数据信号映射到活动子载波的集合，并添加对应于非活动子载波的空值以生成经映射的数据信号；对所述经映射的数据信号应用经修改的傅里叶变换操作以生成经变换的信号，所述傅里叶变换操作被修改为在所述经变换的信号中保持对应于所述非活动子载波的所述空值，并向对应于活动子载波的至少一些数据值应用经修改的系数以补偿所保持的空值，使得所述经修改的傅里叶变换操作不改变所述数据信号的总能量。

发明人认识到，诸如单载波调制的一些方案自动提供低PAPR，但是这些方案由于具有DC分量而不适合用于VLC通信。VLC通信经历光源改变(例如，通过亮度控制)，这使得信号中的DC分量不可靠。另外，这些系统中的有缺陷的电子学也会改变提供DC漂移。