[发明专利]一种基于时域限幅噪声消除的HACO-OFDM系统接收方法

说明书

本发明提供一种基于时域限幅噪声消除的HACO‑OFDM系统接收方法，与现有的频域限幅噪声消除方法相比，本发明方法的优点是PAM‑DMT支路的误码性能不受ACO‑OFDM支路误码性能的影响，而且计算量大幅降低。本发明提出的方法根据HACO‑OFDM信号的结构特性，通过简单的时域处理将ACO‑OFDM支路信号和PAM‑DMT支路信号在时域实现分离，然后分别进行FFT变换及解调。本发明提出的方法不需要在频域中对落在PAM‑DMT支路上的ACO‑OFDM信号的非对称限幅噪声进行再生及消除，使得PAM‑DMT支路性能独立于ACO‑OFDM支路。此外本发明提出的方法只需要两次实数FFT变换，显著降低了接收机的复杂度。

技术领域

本发明属于可见光通信领域，涉及应用于混合非对称限幅光正交频分复用(HACO-OFDM)系统的接收端，是一种基于时域限幅噪声消除的HACO-OFDM系统接收方法。

背景技术

可见光通信(VLC)是一种能够利用LED灯光同时进行照明和数据传输的新兴无线通信技术，具有带宽不受限制，功耗低，无电磁辐射，安全可靠等优点，已经被提出作为下一代室内无线通信的补充方案。为了在使用强度调制和直接检测(IM/DD)的VLC系统中实现高速率传输，光频分复用(O-OFDM)得以应用，因为光强度不能为负，O-OFDM时域信号必须是非负的实数值。用于IM/DDVLC系统的OFDM方案已经提出了一些，例如直流偏置光OFDM方案(DCO-OFDM)，非对称限幅光OFDM方案(ACO-OFDM)，脉冲幅度调制离散多音频(PAM-DMT)方案，以及基于DCO-OFDM，ACO-OFDM和PAM-DMT的其它改进方案。DCO-OFDM方案中因直流偏置不携带信息致使光功率方面效率不高。ACO-OFDM和PAM-DMT两种方案都仅利用了一半子载波，导致在频谱效率方面是低效的。为了同时提高功率效率和频谱效率，出现了混合非对称限幅光正交频分复用(HACO-OFDM)方案，其中ACO-OFDM支路信号仅仅占用被复数符号调制的奇数子载波，PAM-DMT支路信号仅仅占用被实数符号调制的偶数子载波的虚部。为了满足可见光通信中OFDM时域信号必须是非负的实数值的约束要求，经过OFDM调制后的ACO-OFDM时域信号和PAM-DMT时域信号需要进行非对称限幅操作，将时域信号中的负值限幅到零。非对称限幅操作将产生限幅噪声干扰，具体来说，占用奇数子载波的ACO-OFDM信号在非对称限幅操作中产生的限幅噪声只落入偶数子载波上；占用偶数子载波的PAM-DMT信号在非对称限幅操作中产生的限幅噪声只落入偶数子载波的实部上。换句话说，限幅噪声干扰只存在于偶数子载波上，奇数子载波上是没有限幅噪声干扰的。非对称限幅处理后的ACO-OFDM时域离散信号和非对称限幅处理后的PAM-DMT时域离散信号的组合信号作为系统的传输信号，经过处理后加载到LED光源上，通过可见光信道进行传输。在接收端，首先用一个光电检测器将光信号恢复成模拟电信号，经过处理恢复出时域离散信号。

HACO-OFDM系统中，已有的频域限幅噪声消除接收方法思想如下：对处理恢复出的时域离散信号先进行快速傅里叶变换(FFT)，变换到频域，因为奇数子载波上是没有限幅噪声干扰的，所以利用奇数子载波上的频域信号直接恢复出ACO-OFDM频域信号，进而恢复出M-QAM符号进行解调处理，然后用解调后的信号再重复调制操作、IFFT操作和非对称限幅操作，从而估计出ACO-OFDM信号的限幅噪声，接着将估计得到的ACO-OFDM限幅噪声从PAM-DMT子载波上减去，利用偶数子载波虚部上的信号进而恢复出M-PAM符号进行解调处理。

已有的频域限幅噪声消除接收方法存在的问题：

(1)虽然ACO-OFDM支路信号不受限幅噪声影响，但PAM-DMT支路信号误码性能受ACO-OFDM支路限幅噪声的估计准确性的影响较大，因此，PAM-DMT支路的误码性能依赖于ACO-OFDM信号的检测性能，当E_b/N_o较低或QAM星座尺寸较大时，已有的频域限幅噪声消除接收方法中ACO-OFDM信号非对称限幅噪声的估计误差较大，导致PAM-DMT支路的误码性能显著恶化，误码性能不稳定。