一种dco-ofdm系统的符号检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种DCO-OFDM系统的符号检测方法，属于可见光无线通信领域，该方法按如下步骤进行：首先对接收到的符号r(n)进行预处理，得到经过剪裁的发送信号的估计值然后重建剪裁噪声并将它从信号中减掉，得到未经剪裁的发送信号的估计值对进行频域转换和符号判决操作，并利用判决后的符号再次重建剪裁噪声重复以上步骤直至达到预先设定的迭代次数；最后对判决后的符号进行解调恢复出发送的比特。本发明提供的符号检测方法可以减小剪裁噪声对检测性能的负面影响，增大接收信号的有效信噪比，相比于传统的符号检测方法，可以取得更优的检测性能。同时本发明提供的方法仅需简单的取符号操作和DFT/IDFT操作，计算量小，易于实现。
【专利说明】-种DCO-OFDM系统的符号检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于可见光无线通信领域，尤其涉及一种DC0-0FDM系统的符号检测方法。
【背景技术】
[0002] 目前，第5代蜂窝移动通信技术正成为移动通信领域的研究热点。相比于现有 通信系统，第5代蜂窝移动通信系统的容量将提升1到2个数量级。为此，开发新型频谱 资源成为一个重要的途径。可见光就是一种具有极宽带宽的新型频谱资源，可见光无线 通信技术也被认为是第5代移动通信技术的重要组成部分。现有的可见光无线通信技术 主要是采用发光二极管（LED，Light Emitting Diode)或激光作为光源，采用强度调制/ 直接检测（IM/DD，Intensity Modulation/Direct Detection)的发送和接收方案。为对 抗由光线反射引起的多径效应，正交频分复用（OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术被用于可见光无线通信中。与传统射频无线通信不同的是，可见光无 线通信采用光强度调制，要求发送的信号具有正实性的特点，因此，必须对传统的0FDM结 构进行修正，这就形成了直流偏置OFDM(DC0-0FDM，Direct Current Offset 0FDM)、非对 称限幅光 OFDM(AC〇-〇FDM，AsymmetricallyClipped Optical OFDM)和幅度调制离散多音 (PAM-DMT, Pulse Amplitude Modulation Discrete Multi Tone)等不同的方案。其中， DCO-OFDM的频谱效率是AC0-0FDM和PAM-DMT的两倍，因而在可见光无线通信系统中具有良 好的应用前景。
[0003] DC0-0FDM系统的工作原理如下：
[0004] 在DC0-0FDM系统的发射端（发射端框图如图1所示），将待发送比特序 列进行符号调制，并将得到的复数符号序列进行分段，每段长度为N/2-1。不失 一般性，这里以其中一段为例进行说明，记为X(k)，k = 0, 1，. . .，N/2-2.对X(k) 进行共轭对称扩展（CSE, Conjugated Symmetric Expansion)操作，形成长度 为N的频域序列Ιμ；)，k = 0, 1，...，N-1。其中，共轭对称扩展的操作方法如下： X (0) = 况/. $ = ? X [k)= k-l) , k=l, 2 , . . -t X [k)= X ( N- M) , k = Ν/2+1，Ν/2+2，···，Ν-1，其中上标（*)表示取共轭操作。以N = 8为例，若序列X(k) 为[a，b，c]，则序列Z⑷为[0，a，b，C，0，c#，b#，a1。将频域序列f (岣加载到N点逆离 散 Fourier 变换（IDFT, Inverse Discrete Fourier Transform)模块上实现 0FDM 调 制。由于序列是经过上述共轭对称扩展操作得到的，可以证明IDFT模块的输出是 纯实数序列且直流分量为零。将IDFT输出的时域序列记为χ(η)，η = 0, 1，. . .，N-1，即 = ⑷卜对χ(η)附加直流偏置D,得到序列xDC(n)，即x DC(n) =x(n)+D.对 xDC(n)进行单边或双边剪裁（clipping):对于单边剪裁，将序列xD。(η)中所有小于0的符号 全部置为0,以满足发射信号为正数的要求；对于双边剪裁，除进行上述单边剪裁操作外， 还要将序列Xre(n)中所有大于A的符号全部置为A，以满足峰值功率约束条件。经过剪裁 操作后的序列记为xdip (η)。对Xdip(η)附加大于信道时延扩展长度的循环前缀（CP，Cyclic Prefix)后送入信道传输。这里的信道是指包含了 LED的驱动电路、光空中传播信道和接收 端的光电检测电路级联而成的等效电域信道。
[0005] 在DC0-0FDM系统的接收端，传统的符号检测方法如下（DC0-0FDM传统符号检测方 法的框图如图2所示）：首先对接收到的序列进行去CP操作，得到长度为N的序列r (η)，η =0, 1，. . .，Ν-1。对应于发送端的附加直流偏置操作，接收端要将直流偏置减掉，所得序列 记为y (η)，η = 0, 1，. . .，Ν-1，即y (n) = r (n)-D。这样，y (η)序列就是常规的0FDM时域接 收符号，依次对其进行离散Fourier变换（DFT，Discrete Fourier Transform)、对序号为 1，2, ...，N/2-1的子载波上的频域接收符号进行单抽头频域均衡，最后进行符号判决和解 调，即恢复出发送比特序列。
[0006] 在上述传统DC0-0FDM符号检测方法中，没有对发送端信号剪裁操作所引起的效 应，即剪裁噪声（Clipping Noise)进行相应处理，而直接将剪裁噪声归入信道噪声，因此， 现有符号检测方法没有充分利用发送信号的内在结构。
[0007] 因此，需要一种可以充分利用发送信号内在结构的DC0-0FDM系统符号检测方法。
【发明内容】
[0008] 发明目的：针对现有DC0-0FDM系统符号检测方法没有充分考虑发送信号内在结 构的缺陷，本发明提供了一种通过估算剪裁噪声的具体数值并将其从接收信号中去除从而 提高检测性能的符号检测方法。
[0009] 技术方案：为达到上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
[0010] 一种DC0-0FDM系统的符号检测方法，具体步骤如下：
[0011] 步骤一、设定迭代次数Nt ;
[0012] 步骤二、接收端将接收到的电域符号序列进行去CP操作，得到待检测的时域序 列r (η)，η = 0, 1，. . .，N-l，N为DC0-0FDM的子载波数目；对r (η)进行DFT操作，得到频 域序列R(k)，k = 0, 1，. . .，Ν-1 ;对R(k)进行单抽头频域均衡，得到频域序列之_⑷， k = 0, 1，…，N-1 ;对频域序列之,",(〃）进行IDFT操作，得到时域序列U?)，η = 0，1，· · ·，N_1 ;
[0013] 步骤三、记发送端调制后、共轭对称扩展前的频域符号序列为X(k)，k = 0, 1，. . .，N/2-2,附加直流偏置前的时域DC0-0FDM符号序列为χ (η)，η = 0, 1，. . .，N-1，经 过剪裁操作后的时域序列为Xdip (η), η = 0, 1，. . .，N-l ;并定义两个函数：
[0014]
【权利要求】
1. 一种DCO-OFDM系统的符号检测方法，其特征在于：具体步骤如下： 步骤一、设定迭代次数Nt; 步骤二、接收端将接收到的电域符号序列进行去CP操作，得到待检测的时域序列 r(n)，η = 0, 1，···，N-1，N为DC0-0FDM的子载波数目；对r(n)进行DFT操作，得到频 域序列R(k)，k = 0, 1，. . .，N-1 ;对R(k)进行单抽头频域均衡，得到频域序列之⑷， k = 0, 1，. . .，N-1 ;对频域序列之",,(〃）进行IDFT操作，得到时域序列；〇)，η = 0，1，· · ·，N_1 ; 步骤三、记发送端调制后、共轭对称扩展前的频域符号序列为X(k)，k = 0, 1，. . .，N/2-2,附加直流偏置前的时域DC0-0FDM符号序列为X (η)，η = 0, 1，. . .，N-1，经 过剪裁操作后的时域序列为Xdip (η), η = 0, 1，. . .，N-l ;并定义两个函数：
其中，D是发送端对序列x(n)附加的直流偏置大小，A是发送端允许发送的最大信号幅 度，变量X是实数，函数sign (X)定义为：
步骤四、将步骤二中得到的时域序列恢复出发送端发送的信息比特，具体步骤 如下： (1) 初始化迭代次数it = 0 ;初始化χ(η)的估计值，记为i(H)，令W，η = 0，1，· · ·，N_1 ; (2) 令it = it+l ;将? ( η)代入函数fi (x)和f2 (x)，得到相应的序列乂（(?))和 Λ ($(?))，并生成新的序列 Μ?) =+ ，η = 0, 1，···，Ν-1 ; (3) 将 5(?)从时域序列 U?)中减去，得到 = ?η = 0, 1，...，Ν-1 ; (4) 对序列?(?)进行DFT操作，并在结果中取序号为k= 1，2，...，Ν/2-1的元素进行 符号判决，得到调制符号序列的估计，k = 0, 1，. . .，Ν/2-2 ; (5) 判断it值，若it未达到步骤一中设定的迭代次数Nt，则对i 进行共轭对称扩 展和IDFT操作，再次得到x(n)的估计值斗〇,并返回步骤⑵；否则，执行步骤（6); (6) 对序列i(&)，k = 0, 1，. . .，N/2-2,进行解调恢复出发送端发送的信息比特。
2. 根据权利要求1所述的一种DC0-0FDM系统的符号检测方法，其特征在于：当步骤三 中所述剪裁为单边剪裁时，取A为无穷大。
【文档编号】H04L27/26GK104158784SQ201410433035
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】党建, 张在琛, 吴亮 申请人:东南大学