使用DFT扩频技术降低光毫米波段OFDM信号PAPR的方法及系统与流程

本发明涉及光纤通信领域，尤其涉及一种使用dft扩频技术降低光毫米波段ofdm信号papr的方法及系统。

背景技术

光毫米波技术可以通过提升频谱带宽来实现超高速无线数据传播，以光毫米波为核心技术的光纤无线通信(rof)系统成为光纤通信的研究热点。将正交频分复用(ofdm)技术与rof技术相结合，能有效提高系统的频谱利用率和抗干扰能力。但由于ofdm信号峰值平均功率比(papr)较高，使得系统性能因非线性效应而降低。目前已有降低ofdm信号papr的方法，例如：预畸变技术，即通过降低峰值功率附近的幅度来降低峰均功率比，但该方法是非线性实现方式，会导致信号失真，增加误码率。选择性映射法(slm)也是实现降低ofdm信号papr方法之一。其主要思想是在对比特流进行快速傅里叶反变换ifft运算之前，先进行奇偶校验位的处理，使输出信号的papr降低，但是slm需要传送边带信息以提供相位信息来还原原始信号，并且计算复杂度会比较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种使用dft扩频技术降低光毫米波段ofdm信号papr的方法及系统，能够可以降低ofdm信号的papr，提高频带利用率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种使用dft扩频技术降低光毫米波段ofdm信号papr的方法，包括：

步骤101，产生伪随机二进制比特流作为原始二进制比特流，并进行串/并转换，将比特流分成m路子比特流，并通过四进制正交幅度调制16qam映射到n路相互正交的子载波上；其中，n>m；

步骤102，对带有16qam信号的m路子载波进行离散傅里叶变换dft，未使用的n-m路子载波进行补零完成扩频，再对n路子载波进行快速傅里叶逆变换ifft,然后添加循环前缀并进行数/模转换，得到离散傅里叶变换扩频dft-spread-ofdm基带信号；

步骤103，利用激光器、射频信号、第一马赫增德尔调制器产生三阶双边带光毫米波，然后通过第二马赫增德尔调制器将dft-spread-ofdm基带信号加载到双边带光毫米波上，获得dft-spread-ofdm光毫米波信号；

步骤104，将dft-spread-ofdm光毫米波信号由中心站进行标准单模光纤传输至基站，通过光电探测器将dft-spread-ofdm光毫米波信号转换成为dft-spread-ofdm电毫米波信号，再通过天线发送给用户端；在用户端，对dft-spread-ofdm电毫米波信号与60ghz本地振荡器产生的正弦信号相乘，然后经过低通滤波器滤掉高频噪声得到dft-spread-ofdm基带信号，信号经过模/数转换后，进行去循环前缀、n点快速傅里叶变换和m点离散傅里叶逆变换后，再经过并串转换恢复出传输的原始二进制比特流。

优选的，步骤102中，对带有16qam信号的m路子载波进行离散傅里叶变换后产生的频域采样数据ak表示如下：

其中，xm表示m个原始输入数据，m＝0,1,…,m-1，k＝0,1,…,m-1。

优选的，步骤103中，对n-m路子载波补零后的n路子载波频域采样数据ck′表示如下：

其中，k′＝0,1,…,n-1

对n路子载波进行快速傅里叶逆变换产生的数据yn表示如下：

yn＝ifft{ck′}

其中，n＝0,1,…,n-1。

优选的，所述步骤103，具体包括：

利用激光器、10ghz射频信号、第一马赫增德尔调制器产生三阶双边带60ghz光毫米波，然后通过第二马赫增德尔调制器将dft-spread-ofdm基带信号加载到双边带60ghz光毫米波上，获得dft-spread-ofdm光毫米波信号。

优选的，所述将dft-spread-ofdm光毫米波信号由中心站进行标准单模光纤传输至基站，具体为：将dft-spread-ofdm光毫米波信号由中心站进行20km标准单模光纤传输至基站。

本发明的有益效果如下：

本发明一种使用dft扩频技术降低光毫米波段ofdm信号papr的方法及系统，采用离散傅里叶变换(dft)扩频技术，可以降低ofdm信号的papr；同时，与现有技术相比，本发明能够降低计算复杂度，有效提高通信系统性能。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的一种使用dft扩频技术降低光毫米波段ofdm信号papr的方法及系统不局限于实施例。

附图说明

图1为本发明实施例的dft扩频ofdm信号发射端符号产生框图；

图2为本发明实施例的光毫米波产生和dft-spread-ofdm调制模块原理框图；

图3为本发明实施例的dft-spread-ofdm光纤无线系统模块原理框图；其中图3(a)表示dft-spread-ofdm光毫米波信号转换成电毫米波信号的原理框图；其中图3(b)表示将电毫米波信号恢复成原始二进制比特流信号源的原理框图；

图4为本发明实施例的ofdm信号papr星座图效果比较图；其中图4(a)表示没有用dft扩频方法的效果图；其中图4(b)表示使用本发明dft扩频方法的效果图。

附图标识：1、信号源；2、m点dft；3、子载波映射；4、n点ifft；5、加循环前缀；6、数/模转换；7、dft-spread-ofdm模拟信号；8、激光器；9、射频信号rf；10(1)、第一马赫增德尔调制器；10(2)、第二马赫增德尔调制器；11、dft-spread-ofdm光毫米波信号；12、光电探测器；13、天线；14、本地震荡信号；15、低通滤波器。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

参见图1至3所示，本发明实施例一种使用dft扩频(spread)技术降低光毫米波段ofdm信号papr的方法，包括如下步骤：

a，通过matlab数据源模块产生伪随机二进制比特流(prbs)作为原始二进制比特流信号源1，并进行串/并转换得到若干路具有较低速率的子比特流；

b，进行m点dft2(进行m点离散傅里叶变换产生新的数据符号)，并在处理后的数据中进行子载波映射3(扩频处理)，进一步进行n点ifft4(进行n点快速傅里叶逆变换处理)；并添加循环前缀5，进行数/模转换6得到dft-spread-ofdm模拟信号7；

c，用中心频率为193.1thz的激光器8和10ghz的射频信号rf9来驱动和调制第一马赫增德尔调制器10(1)，产生双边带60ghz光毫米波；

d，通过第二马赫增德尔调制器10(2)将dft-spread-ofdm模拟信号加载到双边带60ghz光毫米波上产生dft-spread-ofdm光毫米波信号11；

e，将dft-spread-ofdm光毫米波信号11由中心站进行20km标准单模光纤传输至基站；

f，在基站端，dft-spread-ofdm光毫米波信号11由光电探测器12(pd)拍频，进行光电变换转换成60ghz电毫米波信号；

g，由所述60ghz电毫米波信号通过天线13进行传播；在用户端接收到电毫米波信号后，与60ghz的本地震荡信号14(lo)混频进行下变频，即接收的高频信号与本地振荡器产生的正弦信号(本振)相乘来进行混频达到降低接收信号频率的目的，然后通过低通滤波器15进行滤波后，得到基带dft-spread-ofdm模拟信号，将模拟信号进行模/数转换得到数字信号后，对数字信号进行一系列数字信号处理(dsp)，包括去循环前缀、n点快速傅里叶变换(fft)、m点离散傅里叶变换(idft)、解映射和并/串转换(发射端逆过程)，最后恢复出传输的原始二进制比特流信号源1。

参见图4所示，图(a)和图(b)是在信号速率为10gbits/s、光毫米波频率为60ghz、入纤光功率为2.04dbm的仿真条件下得到数字信号处理端的星座图。图(a)是没有用dft扩频方法的星座图，图(b)是使用dft扩频方法的星座图。从图(a)和图(b)中可以明显看出，相比较于没使用dft扩频方法的图(a)，使用dft扩频方法后，星座图的点更加集中，这表明使用dft扩频方法传输性能更好，通过互补累积分布函数可以得出应用该方法的papr值更低，进而说明本文使用dft扩频技术降低光毫米波段ofdm信号papr的方法是可行的。

以上仅为本发明实例中一个较佳的实施方案。但是，本发明并不限于上述实施方案，凡按本发明所做的任何均等变化和修饰，所产生的功能作用未超出本方案的范围时，均属于本发明的保护范围。