一种基于qr分解的信道均衡方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于QR分解的信道均衡方法及系统，该方法包括以下步骤：在发送端对每个OFDM信号预先做基于离散傅里叶变换的预处理；在接收端采用基于QR分解的信道均衡算法，对经过预处理的OFDM信号进行恢复。本发明首次提出对可见光通信系统中发送端的OFDM信号进行预处理，并在接收端采用基于QR分解的信道均衡算法，有效地降低了频率选择性衰落带来的影响，同时，在发送端不需要知道信道的传输条件，而且在实际应用过程中，本发明不需要针对不同的条件进行额外特定的调整，降低了复杂度和成本，并显著地提高了传输性能。
【专利说明】
-种基于QR分解的信道均衡方法及系统
技术领域
[0001] 本发明设及光通信领域，具体设及一种基于QR分解的信道均衡方法及系统。
【背景技术】
[0002] 目前的可见光通信系统中，由于电线长度的问题，从两个或多个不同的光源发出 的光会在接收端引起较大的延时，运种延时在接收端会引起信号的频率选择性衰落。为了 处理运种频率选择性衰落，可W在0抑M(0;rthogonal Rrequency Division Multiplexing， 正交频分复用）系统中采用比特和功率预均衡来补偿运类衰落，然而运种方法需要预先知 道信道的特征，运在实际应用中会增加复杂度；也有对发送端的OFDM信号采用Alamouti code(阿拉莫提码）的编码方式，W增加信号抗频率衰减的能力，然而运种方式在实际应用 中，由于光源产生的信号被编码成了不同的码源，需要增加发射机的数量。
[0003] 有鉴于此，针对可见光通信系统，急需设计一种新的信道均衡方法，W解决现有的 处理频率选择性衰落的方法存在复杂度较高和成本较高的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是设计一种新的信道均衡方法，W解决现有的处理频 率选择性衰落的方法存在复杂度较高和成本较高的问题。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种基于QR分解的信道 均衡方法，包括W下步骤：
[0006] 在发送端对每个OFDM信号预先做基于离散傅里叶变换的预处理；
[0007] 在接收端采用基于QR分解的信道均衡算法，对经过预处理的(FDM信号进行恢复。 [000引在上述技术方案中，在发送端对每个(FDM信号预先做基于离散傅里叶变换的预处 理具体包括W下步骤：
[0009] 在发送端将(FDM信号划分为多个子带，并对每个子带上的(FDM信号做离散傅里叶 变换，然后再对每个OFDM信号做离散傅里叶逆变换，生成OFDM时域信号。
[0010] 在上述技术方案中，具体包括W下步骤：
[00川用Smv表示实际传输的(FDM信号，经过信道传输后，接收到的(FDM频域信号用Rmv表 示，Rmv首先经过基于离散傅里叶变换的预处理后可W表示为：
[0012] RMv = Diag(HMv)PSMV (1)
[001引公式（1)中，Hmv表示信道的频率响应;Diag化MV)表示对Hmv进行对角矩阵操作;P表 示经过基于离散傅里叶变换预处理后得到的NXN矩阵，P的第k行、第1列的元素表示为
[0014] 接下来对信道进行QR分解和对子载波上的数据进行均衡，定义矩阵M = Diag化MV) P，并且对矩阵Μ进行QR分解，则公式（1)可W表示为：
[0015] Rmv-MSmv-QRmvSmv (2)
[0016]公式(2)中，Rmv为上Ξ角矩阵，Q为苗矩阵；
[0017] 在公式(2)的左右两边都乘W卵，则公式(2)可W表示为：
[001 引
（3)
[0019] 由于Rmv为上立角矩阵，那么哀的第i个元素可W表示为：
[0020]
(4)
[0021] 公式(4)中，巧；!/^表示Rmv的第i行第m列元素，那么第i个子载波上的数据*可 W通过子载波i+1，…MV上的数据进行恢复，如公式(5)所示：
[0022]
(5)
[0023] 公式(5)中，<57;,,^表示5^；^^判决后的数据。
[0024] 在上述技术方案中，所述Hmv通过信道估计获得。
[0025] 本发明还提供了一种基于QR分解的信道均衡系统，包括发射端和接收端，
[0026] 在发射端，通过信号发生器产生要发送的基带信号，利用多个Lm)分别对每个基带 信号进行调制，生成光强度调制信号，并发送至接收端；
[0027] 在接收端，光电探测器接收发射端发送的光强度调制信号，通过数字信号处理装 置对光强度调制信号进行信道均衡和判决W恢复基带信号。
[0028] 在上述技术方案中，所述数字信号处理装置包括低通滤波器、示波器和LED。
[0029] 本发明首次提出对可见光通信系统中发送端的OFDM信号进行预处理，并在接收端 采用基于QR分解的信道均衡算法，有效地降低了频率选择性衰落带来的影响，同时，在发送 端不需要知道信道的传输条件，而且在实际应用过程中，本发明不需要针对不同的条件进 行额外特定的调整，降低了复杂度和成本，并显著地提高了传输性能。
【附图说明】
[0030] 图1为本发明实施例提供的实际应用场景图；
[0031 ]图2为本发明实施例提供的一种基于QR分解的信道均衡方法流程图；
[0032] 图3为本发明实施例提供的一种基于QR分解的信道均衡系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0033] 本发明通过对发送端的(FDM信号进行预处理，即在发送端对每个0抑Μ信号预先做 离散傅里叶变换，再对每个OFDM信号做离散傅里叶逆变换，使得每个OFDM信号上各个子载 波上的数据相互关联，使得当频率选择性衰落发生在某个子载波上的时候，其余未发生明 显频率选择性衰落的子载波可W用来恢复该子载波(发生频率选择性衰落的子载波)上的 信息。同时，在接收端采用基于QR分解的信道均衡算法，对经过预处理的OFDM信号进行恢 复，使得每个0抑Μ信号的子载波上的数据可W同时恢复。
[0034] 下面结合说明书附图和【具体实施方式】对本发明做出详细的说明。
[0035] 如图1所示，为本发明实施例的实际应用场景图，在实际情况中，电线长度的不同 会导致在某些重叠区域接收到的信号会发生频率选择性衰落，如果功率差较小，更会引起 很强的频率选择性衰落。
[0036] 本发明实施例提供了一种基于QR分解的信道均衡方法，如图2所示，包括W下步 骤：
[0037] S1、在发送端对每个OFDM信号预先做基于离散傅里叶变换的预处理，即DFT (Discrete Fourier Transform,离散傅里叶变换）解调。
[0038] S2、在接收端采用基于QR分解的信道均衡算法，对经过预处理的OFDM信号进行恢 复。
[0039] S1具体包括W下步骤:在发送端将OFDM信号划分为V个子带，并对每个子带上的 0抑Μ信号做Μ点的DFT，然后再对每个(FDM信号做N点的IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform,离散傅里叶逆变换）（其中，N〉MV)，生成(FDM时域信号。
[0040] 本发明提供的信道均衡方法的具体流程为：用Smv表示实际传输的OFDM信号，经过 信道传输后，接收到的0抑Μ频域信号用Rmv表示，Rmv首先经过DFT解调后可W表示为： 幽]RMv = Diag(HMv)PSMv (1)
[0042] 公式（1)中，Hmv表示信道的频率响应，可通过信道估计获得;Diag(HMV)表示对Hmv进 行对角矩阵操作;P表示经过基于离散傅里叶变换预处理后得到的NXN矩阵，P的第k行、第1 列的元素表示3
[0043] 接下来对信道进行QR分解和对子载波上的数据进行均衡，定义矩阵M = Diag化MV) P，并且对矩阵Μ进行QR分解，则公式（1)可W表示为：
[0044] Rmv=MSmv=QRmvSmv (2)
[0045] 公式(2)中，Rmv为上Ξ角矩阵，Q为苗矩阵；
[0046] 在公式(2)的左右两边都乘W卵，则公式(2)可W表示为：
[0047]
(穿）
[004引由于Rmv为上Ξ角矩阵，那么的第i个元素可W表示为：
[0049]
(4)
[0050] 从公式(4)可W看出，袁不受子载波1，2，-，4的影响，其中，灰^>；^表示1^的第1 行第m列元素，那么第i个子载波上的数据可W通过子载波? + 1，···Μν上的数据进行恢 复，如公式(5)所示：
[0051 ]
(扫)
[005^ 公式(5)中，表示判决后的数据，从公式(5)可W看出，采用QR分解的方 法可W-次性恢复整个OFDM信号，由于所有子载波上的数据相关联，所W本方案有效地降 低了某个或者某些子载波因为频率选择性衰落所受到的影响。
[0053] 本发明实施例还提供了一种基于QR分解的信道均衡系统，如图3所示，包括发射端 10和接收端20，
[0054] 在发射端10,通过信号发生器产生要发送的基带信号，利用多个L邸分别对每个基 带信号进行调制，生成光强度调制信号，并发送至接收端20。
[0055] 在接收端20,光电探测器接收发射端10发送的光强度调制信号，通过数字信号处 理装置对光强度调制信号进行信道均衡和判决W恢复基带信号。
[0056] 数字信号处理装置包括低通滤波器、示波器和LED。
[0057] 本方案仅采用一个发射机将相同的OFDM信号发送到各个LED(本实施例W两个LED 为例)上，降低了复杂度和成本。
[005引本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下作出的结构变化， 凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于QR分解的信道均衡方法，其特征在于，包括以下步骤： 在发送端对每个OFDM信号预先做基于离散傅里叶变换的预处理； 在接收端采用基于QR分解的信道均衡算法，对经过预处理的OFDM信号进行恢复。2. 如权利要求1所述的基于QR分解的信道均衡方法，其特征在于，在发送端对每个OFDM 信号预先做基于离散傅里叶变换的预处理具体包括以下步骤： 在发送端将OFDM信号划分为多个子带，并对每个子带上的OFDM信号做离散傅里叶变 换，然后再对每个OFDM信号做离散傅里叶逆变换，生成OFDM时域信号。3. 如权利要求1所述的基于QR分解的信道均衡方法，其特征在于，具体包括以下步骤： 用Smv表不实际传输的OFDM信号，经过信道传输后，接收到的OFDM频域信号用Rmv表不， Rmv首先经过基于离散傅里叶变换的预处理后可以表示为： RMv=Diag(HMv)PSMv (1) 公式（1)中，Hmv表示信道的频率响应;Diag(HMv)表示对Hmv进行对角矩阵操作;P表示经 过基于离散傅里叶变换预处理后得到的NX N矩阵，P的第k行、第1列的元素表示为接下来对信道进行QR分解和对子载波上的数据进行均衡，定义矩阵M = Diag(HMV)P，并 且对矩阵Μ进行QR分解，则公式（1)可以表示为： Rmv=MSmv = QRmvSmv (2) 公式(2)中，Rmv为上三角矩阵，Q为酋矩阵； 在公式(2)的左右两边都乘以QH，则公式(2)可以表示为：(3) 由于Rmv为上三角矩阵，那么^的第i个元素可以表示为：(：4) 公式⑷中，^表示Rmv的第i行第m列元素，那么第i个子载波上的数据5^,,可以通过 子载波i+Ι，…MV上的数据进行恢复，如公式(5)所示：(5) 公式(5)中，〈5丨;，〉表示&判决后的数据。4. 如权利要求3所述的基于QR分解的信道均衡方法，其特征在于，所述Hmv通过信道估计 获得。5. -种基于QR分解的信道均衡系统，其特征在于，包括发射端和接收端， 在发射端，通过信号发生器产生要发送的基带信号，利用多个LED分别对每个基带信号 进行调制，生成光强度调制信号，并发送至接收端； 在接收端，光电探测器接收发射端发送的光强度调制信号，通过数字信号处理装置对 光强度调制信号进行信道均衡和判决以恢复基带信号。6.如权利要求5所述的基于QR分解的信道均衡系统，其特征在于，所述数字信号处理装 置包括低通滤波器、示波器和LED。
【文档编号】H04L25/03GK105871763SQ201610371424
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】李响, 游善红, 陈梦迟, 王震, 王颖, 胡荣, 邱英
【申请人】武汉邮电科学研究院