[发明专利]降低光OFDM系统信号峰均比的削峰-分段线性压阔方法

说明书

本发明公开了一种降低光OFDM系统信号峰均比的削峰‑分段线性压阔方法，包括：在发射端对原始光信号进行IFFT处理得到OFDM信号，并将OFDM信号的实部与虚部分离；对分离后的信号进行削峰，通过添加尾缀的方式将削峰信息保留，并对削峰后的信号进行分段线性映射，得到发射信号；在接收端对接收到的信号进行逆分段线性映射并恢复削峰信息，最后进行FFT变换完成解调，得到原始光信号。该方法具备较低的压阔复杂度，可以有效提升可见光通信中OFDM技术的可靠性。

技术领域

本发明属于可见光通信技术领域，具体为一种低复杂度的，降低可见光通信系统中OFDM符号峰均比的削峰-分段线性压阔方法。

背景技术

在室内可见光通信中，由于存在光线的多次反射，因而存在大量时延各不相同的非视距链路，从而引起多径效应。OFDM技术将通过串并转换的模块，极大地延长了符号的周期，每个子信道上的信号都可以将其视为一个窄带信号，其信道响应为平坦衰落信道。其次一般OFDM信号的首部会有一个循环前缀CP，将符号间干扰控制在CP的范围内，在接收端去掉CP后也不会影响信号的完整性，可以有效对抗多径效应产生的符号间干扰。并且循环前缀将线性卷积转化为循环卷积，进一步提高了卷积运算的效率。另一方面，OFDM技术中子载波之间有重叠部分，但由于相互之间正交因而不存在干扰，理论上子载波之间的间隔达到了奈奎斯特带宽也就是达到了理想的频带利用率。OFDM技术极高的频带宽利用率可以有效弥补LED调制带宽有限的不足。

但是现有的光OFDM调制方案都有着明显的不足。如DCO-OFDM存在的问题是：信号整体被抬升会极大地增加其平均功率，造成了功率效率的损失。在此过程中，使原本的峰值功率被进一步提升，导致峰均比过高。高峰均比的存在要求LED在高输入电流的情况下还能保证输出不产生非线性畸变。同时也会使数模转化器及模数转换器的量化信噪比降低。ACO-OFDM采用非对称限幅的方法放弃了一半的子载波，频带利用率很低。针对此，我们提出了一种频带利用率较高，复杂度较低，并也可有效降低OFDM信号峰均比的削峰-分段线性压阔方法。传统的光OFDM压阔方案可以分为线性压扩与非线性压扩。线性压扩是对信号进行线性映射，一般会引入额外的直流偏置增加信号的平均功率，从而降低峰均比。但是额外的直流偏置会引起功率效率降低，频谱扩展以及量化误差增大等问题，同时其压扩的效果也不是很理想。非线性压扩则是对信号进行非线性映射，其压扩的效果很理想，但是映射方式较为复杂，还会在压阔与解压阔的过程中引入非线性噪声。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明提出一种削峰-分段线性压扩方法，运用添加尾缀的方法保存信号的削峰信息，可以有效地降低系统的削峰噪声和峰均比，并有效限制了信号的动态范围。同时该方法运用分段的线性函数去拟合非线性压扩的映射曲线，在有效降低峰均比的基础上，还降低了系统设计的复杂度并避免了非线性噪声。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种降低光OFDM系统信号峰均比的削峰-分段线性压阔方法，包括下述步骤：

1)在发射端对原始时域光信号进行IFFT处理得到OFDM信号，并将OFDM信号的实部与虚部分离；

2)对分离后的信号进行削峰，通过添加尾缀的方式将削峰信息保留，并对削峰后的信号进行分段线性映射，得到发射信号；

3)在接收端对接收到的信号进行逆分段线性映射并恢复削峰信息，最后进行FFT变换完成解调，得到原始光信号。

对于上述技术方案，本发明还有进一步优选的方案：

进一步，步骤1)中，首先对原始光信号X(k)进行IFFT处理得到OFDM信号x(n)；将经IFFT处理后得到的OFDM信号x(n)的实部与虚部分离得到x_s(n)。

进一步，步骤2)中，对分离后的信号进行削峰，通过添加尾缀的方式将削峰信息保留的方法如下：