一种适用于可见光通信的dco-ofdm系统直流偏置设置方法
【专利摘要】本发明属于可见光通信领域，提供了一种适用于可见光通信的DCO-OFDM系统直流偏置设置方法。在信源信息经过调制之前对其进行信道编码，利用纠错编码较好的纠检错性能，综合考虑系统的可靠性和功率利用率，在发送端适当增加时域信号的削波比例，减小系统所需的直流偏置，提高系统功率利用率和照明亮度可调节范围。接收端通过信道编码的纠错能力弥补发送端的削波失真。本发明降低了发送端在进行DCO-OFDM调制时所需要添加的直流偏置的大小，提高了系统功率利用率，在一定程度上扩大了可见光通信在照明方面的亮度调节范围，使系统可靠性、应用性增强。
【专利说明】—种适用于可见光通信的DCO-OFDM系统直流偏置设置方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及可见光通信领域，具体而言涉及一种适用于可见光通信的DCO-OFDM系统直流偏置设置方法。
【背景技术】
[0002]可见光通信(VLC)技术近年来在各个领域受到广泛关注。其具有照明与通信二位一体的应用特征，拥有较为丰富的频谱资源和良好的保密性，对人体的影响比较小，绿色安全。由于可见光通信同时具有照明与通信的功能，设计时需要综合考虑日常照明需求和通信可靠性的双重指标。
[0003]可见光通信系统中通常采用光强调制/直接检测(頂/DD)的传输方式，这要求调制光强的信号X(t)必须是正实数。非对称削波光正交频分复用调制(ACO-OFDM)和直流偏置光正交频分复用调制(DCO-OFDM)这两种经过变型的OFDM调制技术在可见光通信中得到广泛应用，ACO-OFDM通过共轭映射和非对称削波产生满足光强调制的正实信号，DCO-OFDM通过共轭映射和添加直流偏置(DC Bias)产生光强调制信号。由于ACO-OFDM在OFDM调制过程中浪费了一般的子载波用于满足构建实数信号的条件，其系统传输效率较低，不适合高速传输的可见光通信系统，所以DCO-OFDM在实际系统中应用更为广泛。
[0004]DCO-OFDM系统通过添加直流偏置得到调制光强的时域信号，其直流偏置的选取一直是设计的难题，大的直流偏置虽然使得信号的削波失真降低，但其导致系统功率利用率降低，在达到指定的误码率性能下所需要的发射功率大，此时系统照明的亮度调节范围也很有限；小的直流偏置使系统削波失真严重，可靠性降低，在同样的发射功率下其误码率较高。目前有很多优化传统DCO-OFDM系统中直流偏置和计算DCO-OFDM系统中最佳直流偏置的方法，但是这些方法均未考虑实际系统中编码器对直流偏置的影响，导致添加的直流偏置过大，降低了功率利用率，缩小了照明的亮度调节范围。
【发明内容】
[0005]发明目的:针对上述技术存在的问题，本发明提供了一种适用于可见光通信的DCO-OFDM系统直流偏置设置方法，降低了系统所需的直流偏置，提高光通信系统的功率利用率，兼顾可见光通信的照明作用，使照明亮度的可调范围进一步加大。
[0006]技术方案:一种适用于可见光通信的DCO-OFDM系统直流偏置设置方法，其特征在于:在DCO-OFDM系统发送端确定时域光强调制信号的削波比例η，根据此削波比例η计算得到直流偏置Bdc的大小，接收端通过译码纠正发送端下削波引起的失真，具体包括以下步骤:
[0007]步骤I)在发送端，将随机产生的信源序列msg通过LDPC编码器进行纠错码编码，得到码字序列msg code ;该码字序列的码率为R，码长为L ；
[0008]步骤2)码字序列msg code经过M阶QAM调制后，得到复数信号Xi,
[0009]步骤3)复数信号Xi采用DCO-OFDM进行传输，该DCO-OFDM的子载波数为N ;频域信号表征为:
【权利要求】
1.一种适用于可见光通信的DCO-OFDM系统直流偏置设置方法，其特征在于:在DCO-OFDM系统发送端确定时域光强调制信号的削波比例η，根据此削波比例η计算得到直流偏置Bdc的大小，接收端通过译码纠正发送端下削波引起的失真，具体包括以下步骤: . 1)在发送端，将随机产生的信源序列msg通过LDPC编码器进行纠错码编码，得到码字序列msg code ;该码字序列的码率为R,码长为L ； .2)码字序列msgcode经过M阶QAM调制后，得到复数信号Xi, .3)复数信号Xi采用DCO-OFDM进行传输，该DCO-OFDM的子载波数为N;频域信号表征为:
其中Xi*是Xi的共轭符号； .4)经过步骤3)得到的频域信号X经过N点IFFT，得到离散的实值时域信号xk，xk以kth为时间间隔采样的采样值为:
. 4.1)将离散实值时域信号Xk建模为高斯随机变量，其均值为0，方差 . 4.2)定义与将离散实值时域信号Xk标准差σ D相关的DCO-OFDM的直流偏置为BD。=μ σΒ, μ是比例常数，Bdc的度量大小定义为1logltl ( μ 2+1) dB ; . 4.3)削波比例η与直流偏置Bdc的关系为:
由于步骤4.2)中Bdc= μ Od，所以上述公式等效为:
. .4.4)按照上式关系，将比例常数μ从O开始取值，每次取值在原基础上增加0.01，直至取值为3,该比例常数μ为直流偏置常数；计算出每一个直流偏置常数μ对应的Π值，然后反向根据Π选取μ值，可以得到如表1所示的典型削波比例Π和对应的直流偏置系数μ查找表1: 表1
. 4.5)对xk添加由上表查找得到的直流偏置Bdc，产生偏置信号巧⑴仏)=Xk+BD。，对xDC0(k)进行下削波得到的光强调制正实时域信号xDa)(k)由下式给出:
. 5)根据步骤4)得到的正实时域信号得到其概率密度函数，从而得到比特信噪比，最终信号依次通过去直流、FFT、QAM解调和LDPC译码器输出。
【文档编号】H04L27/26GK104184693SQ201410455607
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年9月9日 优先权日:2014年9月9日
【发明者】姜明, 张俊, 赵春明, 梁霄, 张华
申请人:东南大学