加入相位调制的DCO-OFDM调制、解调方法及装置与流程

本发明涉及信号调制技术，尤其涉及一种加入相位调制的dco-ofdm调制、解调方法及装置。

背景技术

ofdm作为一种宽带高速无线传输场景下的多载波调制技术，可以将一个较宽的带宽分割成若干个互相正交的平坦衰落的子频带来传输信号，从而，在接收端，便不再需要为了避免多径干扰而做的均衡处理，加上ofdm采用快速离散傅里叶变换ifft和fft来实现ofdm调制和解调的信号处理，易于采用数字信号处理的方法实现，极大降低了接收机的复杂度。此外由于把频谱资源宽带化分为很多子频带，使得多用户资源分配效率得到极大提升。由于ofdm调制上述优点，使得ofdm调制技术在无线通信中得到了广泛的应用。

可见光信道为多径信道，会产生符号间干扰。因此将ofdm调制技术应用于可见光通信中，可有效对抗多径失真。可见光通信的传输介质为白光，并且以光强大小承载信息，因此ofdm输出信号需为非负实信号，但传统ofdm输出信号是双极性复信号，所以传统无线射频通信中的ofdm调制方案不能直接应用于可见光通信，因此提出了直流偏置光正交频分复用(dco-ofdm)，其中为了保证信号为实数，采用频域共轭对称方式；为了保证信号的非负性，采用直流偏置和零值限幅。

技术实现要素：

发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种加入相位调制的dco-ofdm调制、解调方法及装置，以及包括调制解调的方法和系统。本发明通过在dco-ofdm系统中加入相位调制，将信号的实数部分与虚数部分分开传输，使信号峰均比大大降低了，并能在高snr条件下获得更好的ber性能。

技术方案：本发明所述的加入相位调制的dco-ofdm调制方法包括：

(1)将待发送数据进行qam映射、子载波分配及共轭对称后生成信号x；

(2)将信号x进行ifft处理，产生时域数据x；

(3)对时域数据x采用相位调制器处理，产生一峰均比为0db的序列p；

(4)从序列p中提取出实数部分序列r和虚数部分序列i，并分别加上循环前缀；

(5)分别将加上循环前缀的实数部分r和虚数部分i进行数模转换以及低通滤波，产生时域模拟信号r(t)与i(t)；

(6)将时域模拟信号r(t)与i(t)分别加入直流偏置，若得到的信号仍有负值，则被限幅为0，从而产生实数部分的dco-ofdm信号rdco(t)与虚数部分的dco-ofdm信号idco(t)；

(7)将信号rdco(t)与idco(t)分别输入到光调制器led，将电信号转换为光信号，再通过光信道发送出去。

其中，所述序列p的表达式为：

p＝{p[k]|k＝0,1,…,n-1}

p[k]＝e^j(cx[k]+θ)

式中，c是缩放因子，使cx[k]的范围限制在[-ω,ω]之间；θ∈[-ω,ω]是旋转因子，为防止相位模糊，令ω＝2π/3，x[k]是x中的元素。

本发明所述的加入相位调制的dco-ofdm解调方法包括：

(1)将通过光信道发送过来的两路光信号分别经光电二极管转换为电信号；

(2)分别将两个电信号进行割直流处理为模拟信号；

(3)分别将两个模拟信号经过低通滤波和模数转换，生成两个数字序列；

(4)分别将两个数字序列去掉循环前缀后得到序列与

(5)将作为实部，作为虚部，得到序列并对序列采用相位解调器得到时域数据

(6)将时域数据进行fft变换得到信号

(7)将信号通过均衡、解映射后得到解调后的接收数据。

本发明所述的加入相位调制的dco-ofdm调制装置包括：

映射及载波分配模块，用于将待发送数据进行qam映射、子载波分配及共轭对称后生成信号x；

ifft模块，用于将信号x进行ifft处理，产生时域数据x；

相位调制器，用于对时域数据x进行处理，产生一峰均比为0db的序列p；

循环前缀添加模块，用于从序列p中提取出实数部分序列r和虚数部分序列i，并分别加上循环前缀；

数模转换器，用于分别将加上循环前缀的实数部分r和虚数部分i进行数模转换；

低通滤波器，用于将数模转换后的信号进行低通滤波，产生时域模拟信号r(t)与i(t)；

直流偏置器，用于将时域模拟信号r(t)与i(t)分别加入直流偏置；

零值限幅器，用于在直流偏置器输出的信号有负值时，被限幅为0，从而产生实数部分的dco-ofdm信号rdco(t)与虚数部分的dco-ofdm信号idco(t)；

光调制器led，用于将信号rdco(t)与idco(t)转换为光信号，再通过光信道发送出去。

其中，所述序列p的表达式为：

p＝{p[k]|k＝0,1,…,n-1}

p[k]＝e^j(cx[k]+θ)

式中，c是缩放因子，使cx[k]的范围限制在[-ω,ω]之间；θ∈[-ω,ω]是旋转因子，为防止相位模糊，令ω＝2π/3，x[k]是x中的元素。

本发明所述的加入相位调制的dco-ofdm解调装置包括：

光电二极管，用于将通过光信道发送过来的两路光信号分别转换为电信号；

隔直流模块，用于分别将两个电信号进行隔直流处理为模拟信号；

低通滤波器，用于分别将两个模拟信号进行低通滤波处理；

模数转换器，用于将低通滤波后的信号模数转换，生成两个数字序列；

循环前缀去除模块，用于分别将两个数字序列去掉循环前缀后得到序列与

相位解调器，用于将作为实部，作为虚部，得到序列并对序列采用相位解调器得到时域数据

fft变换模块，用于将时域数据进行fft变换得到信号

均衡与解映射模块，用于将信号通过均衡、解映射后得到解调后的接收数据。

本发明所述的加入相位调制的dco-ofdm方法包括：

(1)在发送端，将待发送数据进行qam映射、子载波分配及共轭对称后生成信号x；

(2)将信号x进行ifft处理，产生时域数据x；

(3)对时域数据x采用相位调制器处理，产生一峰均比为0db的序列p；

(4)从序列p中提取出实数部分序列r和虚数部分序列i，并分别加上循环前缀；

(5)分别将加上循环前缀的实数部分r和虚数部分i进行数模转换以及低通滤波，产生时域模拟信号r(t)与i(t)；

(6)将时域模拟信号r(t)与i(t)分别加入直流偏置，若得到的信号仍有负值，则被限幅为0，从而产生实数部分的dco-ofdm信号rdco(t)与虚数部分的dco-ofdm信号idco(t)；

(7)将信号rdco(t)与idco(t)分别输入到光调制器led，将电信号转换为光信号，再通过光信道发送出去；

(8)在接收端，将通过光信道发送过来的两路光信号分别经光电二极管转换为电信号；

(9)分别将两个电信号进行割直流处理为模拟信号；

(10)分别将两个模拟信号经过低通滤波和模数转换，生成两个数字序列；

(11)分别将两个数字序列去掉循环前缀后得到序列与

(12)将作为实部，作为虚部，得到序列并对序列采用相位解调器得到时域数据

(13)将时域数据进行fft变换得到信号

(14)将信号通过均衡、解映射后得到解调后的接收数据。

其中，所述序列p的表达式为：

p＝{p[k]|k＝0,1,…,n-1}

p[k]＝e^j(cx[k]+θ)

式中，c是缩放因子，使cx[k]的范围限制在[-ω,ω]之间；θ∈[-ω,ω]是旋转因子，为防止相位模糊，令ω＝2π/3，x[k]是x中的元素。

本发明所述的加入相位调制的dco-ofdm系统包括：

映射及载波分配模块，用于将待发送数据进行qam映射、子载波分配及共轭对称后生成信号x；

ifft模块，用于将信号x进行ifft处理，产生时域数据x；

相位调制器，用于对时域数据x进行处理，产生一峰均比为0db的序列p；

循环前缀添加模块，用于从序列p中提取出实数部分序列r和虚数部分序列i，并分别加上循环前缀；

数模转换器，用于分别将加上循环前缀的实数部分r和虚数部分i进行数模转换；

低通滤波器，用于将数模转换后的信号进行低通滤波，产生时域模拟信号r(t)与i(t)；

直流偏置器，用于将时域模拟信号r(t)与i(t)分别加入直流偏置；

零值限幅器，用于在直流偏置器输出的信号有负值时，被限幅为0，从而产生实数部分的dco-ofdm信号rdco(t)与虚数部分的dco-ofdm信号idco(t)；

光调制器led，用于将信号rdco(t)与idco(t)转换为光信号，再通过光信道发送出去；

光电二极管，用于将通过光信道发送过来的两路光信号分别转换为电信号；

隔直流模块，用于分别将两个电信号进行隔直流处理为模拟信号；

低通滤波器，用于分别将两个模拟信号进行低通滤波处理；

模数转换器，用于将低通滤波后的信号模数转换，生成两个数字序列；

循环前缀去除模块，用于分别将两个数字序列去掉循环前缀后得到序列与

相位解调器，用于将作为实部，作为虚部，得到序列并对序列采用相位解调器得到时域数据

fft变换模块，用于将时域数据进行fft变换得到信号

均衡与解映射模块，用于将信号通过均衡、解映射后得到解调后的接收数据。

其中，所述序列p的表达式为：

p＝{p[k]|k＝0,1,…,n-1}

p[k]＝e^j(cx[k]+θ)

式中，c是缩放因子，使cx[k]的范围限制在[-ω,ω]之间；θ∈[-ω,ω]是旋转因子，为防止相位模糊，令ω＝2π/3，x[k]是x中的元素。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：

1、本发明的硬件复杂度与传统的dco-ofdm系统差不多，但是ber性能大大提高。

2、本发明的ber性能优于传统的dco-ofdm系统，但是信号峰均比大大降低了，因此防止dac产生限幅效应，并减小功率放大器饱和的概率，提高了系统的性能。

附图说明

图1为本发明提供的加入相位调制的dco-ofdm方法的流程示意图；

图2为本发明系统与传统dco-ofdm的ber性能比较图；

图3为本发明系统与传统dco-ofdm的papr性能比较图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种加入相位调制的dco-ofdm方法，该方法包括：

(1)在发送端，将待发送数据进行qam映射、子载波分配及共轭对称后生成信号x；

(2)将信号x进行ifft处理，产生时域数据x；

(3)对时域数据x采用相位调制器处理，产生一峰均比为0db的序列p：

p＝{p[k]|k＝0,1,…,n-1}

p[k]＝e^j(cx[k]+θ)

式中，c是缩放因子，使cx[k]的范围限制在[-ω,ω]之间；θ∈[-ω,ω]是旋转因子，为防止相位模糊，令ω＝2π/3，x[k]是x中的元素。

(4)从序列p中提取出实数部分序列r和虚数部分序列i，并分别加上循环前缀；

其中，实数部分r为

r[k]＝re(p[k])＝re(e^j(cx[k]+θ))＝cos(cx[k]+θ)

虚数部分i为

i[k]＝im(p[k])＝im(e^j(cx[k]+θ))＝sin(cx[k]+θ)。

(5)分别将加上循环前缀的实数部分r和虚数部分i进行数模转换以及低通滤波，产生时域模拟信号r(t)与i(t)；

(6)将时域模拟信号r(t)与i(t)分别加入直流偏置，若得到的信号仍有负值，则被限幅为0，从而产生实数部分的dco-ofdm信号rdco(t)与虚数部分的dco-ofdm信号idco(t)；

(7)将信号rdco(t)与idco(t)分别输入到光调制器led，将电信号转换为光信号，再通过光信道发送出去；

(8)在接收端，将通过光信道发送过来的两路光信号分别经光电二极管转换为电信号；

(9)分别将两个电信号进行割直流处理为模拟信号；

(10)分别将两个模拟信号经过低通滤波和模数转换，生成两个数字序列；

(11)分别将两个数字序列去掉循环前缀后得到序列与

(12)将作为实部，作为虚部，得到序列并对序列采用相位解调器得到时域数据

(13)将时域数据进行fft变换得到信号

(14)将信号通过均衡、解映射后得到解调后的接收数据。

以上步骤，(1)-(7)为调制方法的步骤，(8)-(14)为解调方法的步骤。

实施例2

本实施例提供了一种加入相位调制的dco-ofdm系统，该系统包括调制装置和解调装置，调制装置包括映射及载波分配模块、ifft模块、相位调制器、循环前缀添加模块、数模转换器、低通滤波器、直流偏置器、零值限幅器、光调制器led，解调装置包括光电二极管、隔直流模块、低通滤波器、模数转换器、循环前缀去除模块、相位解调器、fft变换模块和均衡与解映射模块。

其中，各模块的功能为：映射及载波分配模块用于将待发送数据进行qam映射、子载波分配及共轭对称后生成信号x；ifft模块用于将信号x进行ifft处理，产生时域数据x；相位调制器用于对时域数据x进行处理，产生一峰均比为0db的序列p：p＝{p[k]|k＝0,1,…,n-1}，p[k]＝e^j(cx[k]+θ)式中，c是缩放因子，使cx[k]的范围限制在[-ω,ω]之间；θ∈[-ω,ω]是旋转因子，为防止相位模糊，令ω＝2π/3，x[k]是x中的元素；循环前缀添加模块用于从序列p中提取出实数部分序列r和虚数部分序列i，并分别加上循环前缀；数模转换器用于分别将加上循环前缀的实数部分r和虚数部分i进行数模转换；低通滤波器用于将数模转换后的信号进行低通滤波，产生时域模拟信号r(t)与i(t)；直流偏置器用于将时域模拟信号r(t)与i(t)分别加入直流偏置；零值限幅器用于在直流偏置器输出的信号有负值时，被限幅为0，从而产生实数部分的dco-ofdm信号rdco(t)与虚数部分的dco-ofdm信号idco(t)；光调制器led用于将信号rdco(t)与idco(t)转换为光信号，再通过光信道发送出去；光电二极管用于将通过光信道发送过来的两路光信号分别转换为电信号；隔直流模块用于分别将两个电信号进行隔直流处理为模拟信号；低通滤波器用于分别将两个模拟信号进行低通滤波处理；模数转换器用于将低通滤波后的信号模数转换，生成两个数字序列；循环前缀去除模块用于分别将两个数字序列去掉循环前缀后得到序列与相位解调器用于将作为实部，作为虚部，得到序列并对序列采用相位解调器得到时域数据fft变换模块用于将时域数据进行fft变换得到信号均衡与解映射模块用于将信号通过均衡、解映射后得到解调后的接收数据。

将本发明与传统dco-ofdm进行比较，结果如图2和3所示，可以看出本发明ber性能大大提高。但是信号峰均比大大降低了，因此防止dac产生限幅效应，并减小功率放大器饱和的概率，提高了系统的性能。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。