[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

说明书

本发明公开了一种大规模MIMO‑OFDM光无线通信系统及其低峰均比通信方法，该系统包含多个光发送节点和光接收节点；每个光发送节点配备由光纤端口阵列和发送透镜构成的光天线，光纤端口包含光纤口和光纤透镜；光纤透镜调整光纤口生成光波束的宽度，不同光纤端口发出的光经发送透镜折射到不同的光接收节点；光接收节点利用接收透镜将不同方向的接收波束折射到不同的光接收单元进行检测；通信方法为在系统功率和发送信号峰均比约束下设计预编码矩阵，最大化系统和速率；本发明显著提升同时通信的光接收节点个数以及每个光接收节点的信号流数，大幅降低每个光纤端口的发送信号峰均比。

技术领域

本发明涉及一种光无线通信系统及通信方法，特别是涉及一种大规模MIMO-OFDM光无线通信系统及其低峰均比通信方法。

背景技术

随着移动通信技术和物联网的发展，对无线通信传输速率的提出了更高的要求。受限于射频频谱资源过于短缺，光无线通信作为一种新型无线通信方式，成为近年来研究的热点。光无线通信可以提供额外的带宽资源，从而实现高速数据传输。相比于传统无线通信技术，光无线通信技术具有安全性高、低功耗、频谱无需授权和抗电磁干扰等方面的优势，因此，一直被认为是未来移动通信的可供选择的技术之一。

在光无线通信系统中，通常使用幅度调制和强度检测，大多数场景只考虑直达经传输情况，因此信道具有高度相关性，限制系统性能的大幅提升。当采用非成像MIMO光通信系统时，基站中的发射端口会输出全向光信号，由于发射端口阵列到用户的距离远大于发射端口阵列的尺寸，信道高度相关，因此一个发射端口阵列只能发射一个数据流。为了支持多用户传输，需要在不同位置安装多个发射端口阵列，同时服务的用户数受限于发射端口阵列数，影响系统和速率性能。对于采用光OFDM调制的MIMO光无线系统，峰均比问题较为严重，当发射功率较高时，容易进入光发射机的非线性发射区，影响系统性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种大规模MIMO-OFDM光无线通信系统及其低峰均比通信方法；在本发明中光发送节点利用光纤端口阵列和发送透镜同时向多个光接收节点传输数据信号，光接收节点利用光接收单元阵列和接受透镜接收多个发送节点的信号，显著提升传输数据流数和系统速率容量，提高单个节点的传输速率，并克服OFDM信号的高峰均比问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种多波束生成光天线

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。

大规模MIMO-OFDM光无线通信系统

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所述的光天线，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。

进一步的，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；