[发明专利]一种大规模MIMO-OFDM光无线通信系统及其低峰均比通信方法

权利要求书

1.大规模MIMO-OFDM光无线通信系统，其特征在于，包括至少两个光发送节点，且分布在不同位置；多个所述光发送节点共同覆盖同一通信区域，每个所述的光发送节点均包括多波束生成光天线，多个光纤端口在多个在通信区域生成多个光波束，相邻光纤端口生成的光波束在光强衰减到1/2处交叠，相隔一个或多个的光纤端口生成的光束不互相重叠；

包括至少两个光接收节点，且分布在不同位置；所述的每个光接收节点均包括所述的多波束生成光天线；光信号经过透镜折射到相应的光纤端口，使每个光纤端口接收来自一个方向的波束，相邻的光纤端口对应接收波束存在重叠，相隔一个或多个的光纤端口对应接收波束不互相重叠；

其中，所述的多波束生成光天线，其包括：

光纤收发端口阵列和透镜，所述光纤收发端口阵列包括多个光纤端口和多个光纤透镜，所述光纤端口的数量与所述光纤透镜的数量相同，其中，每个所述光纤透镜均具有圆柱形结构，并且其折射率分布满足由轴中心向外逐渐增大，轴中心的折射率最低，与包层连接处的折射率最大；所述光纤端口与所述光纤透镜之间通过熔接的方式进行连接或者通过连接器件进行活动连接；

在发送光信号的时候，不同的光纤端口发出的光信号经过其连接的光纤透镜扩束后形成一组固定束宽的光波束，不同的光波束经过透镜折射到不同方向；

在接收光信号的时候，不同方向的接收信号经过透镜折射到不同的光纤端口，由所述的光纤透镜耦合进入光纤中进行接收。

2.根据权利要求1所述的大规模MIMO-OFDM光无线通信系统，其特征在于，所述光无线通信系统采用DCO-OFDM调制，包括基站侧装置和用户终端侧装置；

所述基站侧装置包括厄密特对称模块、预编码模块、IDFT处理模块、直流偏置模块和电光转换模块，用于实现多用户预编码传输；

所述用户终端侧装置包括光电转换模块、DFT处理模块、接收检测模块，用于对接收信号进行检测，恢复每个用户终端的发送信号。

3.根据权利要求1-2中任一权利要求所述的大规模MIMO-OFDM光无线通信系统的低峰均比通信方法，其特征在于，每个光发送节点通过上行信道探测或者光接收节点反馈获得每个光接收节点的信道信息，利用该信道信息，在总功率约束以及峰均比约束条件下，设计预编码矩阵，最大化系统和速率。

4.根据权利要求3所述的低峰均比通信方法，其特征在于，所述低峰均比通信方法具体包括如下步骤：

步骤S1、待发送信号经过厄密特对称，生成具有对称结构的发送符号；

步骤S2、发送信号经过预编码矩阵，生成频域发送信号；

步骤S3、频域发送信号经过IDFT处理，生成时域发送信号；

步骤S4、在时域发送信号中，通过添加直流偏置生成单极OFDM信号，完成DCO-OFDM调制；

步骤S5、调制后的单极OFDM信号经光发射机完成从电信号到光信号的转换，通过光天线发送到不同的光接收节点；

步骤S6、接收端利用光接收节点将光信号转换为电信号；

步骤S7、接收电信号进行DFT变换，通过接收矩阵完成检测接收，估计得到发送信号。

5.根据权利要求4所述的低峰均比通信方法，其特征在于，每个光发送节点拥有所有光发送节点到所有不同光接收节点的信道信息，所述信道信息包括该光发送节点到光接收节点的完整信道矩阵，或者是该光发送节点中一个或多个光纤端口到光接收节点中一个或多个光纤端口的信道子矩阵；当光发送节点采用上行信道探测方式获得信道信息时，光接收节点向光发送节点发送导频信号，光发送节点根据接收的导频信号估计上行信道信息，并利用信道互易性获得下行信道信息；当光发送节点采用上行链路反馈方式获得信道信息时，光发送节点发送导频信号，光接收节点估计信道信息，并通过其他上行链路反馈。

6.根据权利要求5所述的低峰均比通信方法，其特征在于，所述光接收节点利用所获取的信道信息，构建信道矩阵，采用最大比合并或最小均方误差接收方法，对接收信号进行检测。