Mimo dco-ofdm通信方法、信号接收装置及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及无线光通信技术领域，尤其设及一种MIM0DC0-0FDM(Multiple-Input Multiple-OutputDirect-Current-BiasedOpticalOrthogonalFrequencyDivision Multiplexing,多输入多输出直流偏置光正交频分复用）通信方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，无线光通信技术已成为通信学术界和工业界关注的一大研究热点。该技 术能够同时实现照明与无线通信功能，具有传输数据率高，保密性强，无需频谱认证，无电 磁干扰等优点，是未来无线通信系统中极具潜力的一项关键技术。
[0003] 多输入多输出（MIM0)和正交频分复用（OFDM)技术是现代无线射频通信系统中的 两项核屯、传输技术。其中，MIM0技术在发射端和接收端配置多根天线，充分利用多维信道 带来的空间自由度，在无需增加带宽和发射功率的前提下获得优于单入单出（SIS0)系统 的信道容量；OFDM技术则将频域信道分成若干存在部分重叠的正交子信道，W并行方式在 子信道上传输低速数据流，显著提高系统频谱利用率且有效抑制码间干扰。最近，研究者提 出将MIM0和OFDM技术推广到无线光通信系统中，W提升系统信息传输速率。
[0004] 与无线射频MIM0系统不同，光MIM0信道矩阵的每个元素仅表示信道增益，该一特 性往往会导致信道矩阵缺秩，不利于多数据流传输。一种有效解决该问题的方案是在接收 端放置一个成像透镜，W提高MIM0等效信道矩阵的秩。
[0005] 无线光通信系统通常采用强度调制，而该调制方式要求基带发送信号恒为正。为 满足该要求，研究者们改进了无线射频通信中的OFDM技术，提出直流偏置光正交频分复用 值C0-0FDM)和非对称限幅光正交频分复用（AC0-0FDM)等方案，其中，DC0-0FDM由于具有较 高的频谱利用率，因而受到了广泛关注。
[0006] DC0-0抑M技术采用下削波W保证信号的恒正性，与此同时还往往会利用上削波 降低(FDM信号的峰均比。然而，削波操作势必会引起发射信号失真，进而导致系统整体 性能损失。鉴于此，需要在设计接收机时充分考虑发送端削波操作的影响，W提高MIM0 DC0-0抑M系统的传输可靠性。然而，现有MIM0DC〇-(FDM通信技术在接收端检测过程中忽 略发射端削波噪声，通过在发射端采用更大的直流偏置、使用线性范围更广的放大器W及 功率更大的光源来提高上下削波界限W减少削波噪声，使其影响可W忽略不计，但该是W 降低功率利用率和提高系统成本为代价的。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种MIM0DCO-CFDM通 信方法及装置，在接收端利用白化滤波的方式消除削波噪声所产生的不良影响，提高通信 效果，同时可大幅降低对发送端的硬件要求。
[0008] 本发明所采用的技术方案具体如下：
[0009] 一种MIM0DC〇-(FDM通信方法，在发送端对所发送信号进行了削波操作；在接收 端，首先根据发射端削波操作的线性化模型w及削波噪声的统计特性建立白化滤波器，并 利用所述白化滤波器对各子载波上的接收信号W及估计得到的等效无线光MIMO信道矩阵 分别进行滤波；然后再利用滤波后的等效无线光MIMO信道矩阵对滤波后的接收信号进行 复原。
[0010] 优选地，所述白化滤波器的滤波矩阵W具体如下：
[0011]
【主权项】
1. 一种MMO DCO-OFDM通信方法，在发送端对所发送信号进行了削波操作；其特征在 于，在接收端，首先根据发射端削波操作的线性化模型以及削波噪声的统计特性建立白化 滤波器，并利用所述白化滤波器对各子载波上的接收信号以及估计得到的等效无线光MMO 信道矩阵分别进行滤波；然后再利用滤波后的等效无线光MMO信道矩阵对滤波后的接收 信号进行复原。
2. 如权利要求1所述通信方法，其特征在于，所述白化滤波器的滤波矩阵W具体如下：
其中，H。为估计得到的等效光MMO信道矩阵；上标H表示共轭对称运算；<，i = 1，2, ...，Nk表示第i个接收链路所含噪声的方差，NkS接收端光电检测器的个数；K为削波 操作引起的信号衰减系数，其表达式为：
式中，
π为圆周率；e表示自然 常数；erfcO为余补误差函数；μ、γ分别为归一化下、上削波界限
amin、a_分别为所述削波操作的下削波界限、上削波界限，
表示削波 前信号的标准差，M为正交振幅调制阶数，N为OFDM子载波数。
3. -种MMO DCO-OFDM信号接收装置，其特征在于，所述信号接收装置包括滤波器构 建单元、滤波单元、信号复原单元，滤波器构建单元用于根据发射端削波操作的线性化模型 以及削波噪声的统计特性建立白化滤波器，滤波单元用于利用所建立的白化滤波器对各子 载波上的接收信号以及估计得到的等效无线光MMO信道矩阵分别进行滤波，信号复原单 元用于利用滤波后的等效无线光ΜΙΜΟ信道矩阵对滤波后的接收信号进行复原。
4. 如权利要求3所述信号接收装置，其特征在于，所述白化滤波器的滤波矩阵W具体如 下：
其中，0。为估计得到的等效光MMO信道矩阵；上标H表示共轭对称运算；i = 1，2, ...，Nk表示第i个接收链路所含噪声的方差，NkS接收端光电检测器的个数；K为削波 操作引起的信号衰减系数，其表达式为：
式中
π为圆周率；e表示自然
常数；erfcO为余补误差函数；μ、γ分别为归一化下、上削波界限： amin、a_分别为所述削波操作的下削波界限、上削波界限，
表示削波 前信号的标准差，M为正交振幅调制阶数，N为OFDM子载波数。
5. -种MIMO DCO-OFDM通信系统，包括发送端和接收端，其特征在于，所述发送端包括 用于对所发送信号进行削波操作的削波单元；所述接收端包括如权利要求3或4所述信号 接收装置。
【专利摘要】本发明公开了一种MIMO DCO-OFDM（Multiple-Input Multiple-Output Direct-Current-Biased Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing，多输入多输出直流偏置光正交频分复用）通信方法。该方法针对发送端削波操作所产生的削波噪声，在接收端，首先根据发射端削波操作的线性化模型以及削波噪声的统计特性建立白化滤波器，并利用所述白化滤波器对各子载波上的接收信号以及估计得到的等效无线光MIMO信道矩阵分别进行滤波；然后再利用滤波后的等效无线光MIMO信道矩阵对滤波后的接收信号进行复原。本发明还公开了一种MIMO DCO-OFDM信号接收装置及一种MIMO DCO-OFDM通信系统。相比现有技术，本发明可获得显著的误码率性能增益，且易于工程实现。
【IPC分类】H04L27-26, H04L25-03
【公开号】CN104753849
【申请号】CN201510190595
【发明人】沈弘, 邓榆钦, 赵春明
【申请人】东南大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年4月21日