一种基于可见光通信系统的补偿方法及装置与流程

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于可见光通信系统的补偿方法及装置。

背景技术：

对于ofdm光纤通信系统的isi现象，主要是由iq不平衡引起的，针对此现象提出的解决方法主要有两种。2008年，irshaadfatadin等人针对qpsk(正交相移键控)调制的相干光系统中的iq失衡问题，使用gsop(gram-schmidtorthogonalizationprocedure)算法，将非正交信号施密特正交化处理。建立了10.7gb/s的nrz(非归零)传输系统，该方法同样适用于偏振复用系统。

在2010年，wshieh等人针对收发两端iq不平衡提出了时一频域混合补偿法。

其中，运用训练符号在时域上补偿接收端iq不平衡，在频域上补偿发送端iq不平衡因子和信道失衡。该系统采用了16qam调制，激光器线宽均为100khz。

现在与相干光通信系统中的iq补偿相关的专利集中在专用领域中。一种适用于co-ofdm(相干光ofdm系统)系统的无迭代盲相位噪声补偿方法(申请号：201510611860.3)，通过近似代价函数进行无迭代运算去计算每个ofdm符号的cpe(用户终端设备)大概的估计值，再用面向判决的相位均衡算法(ddpe)去计算残余的cpe估计值,最后完成相位噪声补偿。发明专利一种低复杂度ofdm-pon系统采样时钟频率偏差补偿的方法(申请号：201610966929.9)是利用子载波采样频偏旋转增量消除掉采样时钟频率偏差引起的相位旋转因子,在接收端对adc采集到的数据进行符号同步,找到fft窗口的位置,分别提取出训练序列和数据符号利用提取得到的训练序列频域值和本地的训练序列频域值,估计出系统的信道响应初值,利用系统的信道响应初值经递推以及反馈系统得到每个符号处的信道响应更正值,依据更新的系统信道响应系数对系统采样钟频偏引起的相位旋转进行补偿。其缺点比较明显，对于visblelightcommunication(vlc)系统中由led非线性引起的误码进行补偿，无法弥补led非线性造成的inphase-quadrature(iq)不平衡。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种基于可见光通信系统的补偿方法，该方法包括：

计算星座图中四个区域的同相分量和正交分量的平均值；

根据同相分量和正交分量的平均值通过特定公式计算补偿角度；

通过特定算法计算经过旋转后的同相分量和正交分量；

根据led非线性程度以及系统所采用的调制阶数调整补偿次数，补偿非线性造成的误码。

优选地，所述特定公式为：e(x1)，e(x2)分别为一、二象限中同相分量的能量均值，e(y1)，e(y2)分别为一、二象限中正交分量的能量均值，φ为补偿角度。

优选地，所述特定算法为坐标旋转数字计算算法。

优选地，所述调制为正交相移键控和正交幅度调制。

一种基于可见光通信系统的补偿装置，该装置包括：

前计算模块，用于计算星座图中四个区域的同相分量和正交分量的平均值；

补偿角度计算模块，用于根据同相分量和正交分量的平均值通过特定公式计算补偿角度；

后计算模块，用于通过特定算法计算经过旋转后的同相分量和正交分量；

补偿模块，用于根据led非线性程度以及系统所采用的调制阶数调整补偿次数，补偿非线性造成的误码。

优选地，所述特定公式为：e(x1)，e(x2)分别为一、二象限中同相分量的能量均值，e(y1)，e(y2)分别为一、二象限中正交分量的能量均值，φ为补偿角度。

优选地，所述特定算法为坐标旋转数字计算算法。

优选地，所述调制为正交相移键控和正交幅度调制。

按照本发明提供的一种基于可见光通信系统的补偿方法及装置与现有技术相比具有如下优点：

1、对vlc-ofdm系统中的iq不平衡进行了分析，考虑了led非线性对信号失真的影响。

2、将cordic算法应用于vlc-ofdm系统中，通过计算旋转角度，对接收信号进行补偿。经过蒙特卡洛仿真实验证明，这种盲补偿方式适用于vlc系统。

3、本发明对于visblelightcommunication(vlc)系统中由led非线性引起的误码进行补偿，通过接收信号相位的旋转，很好地弥补led非线性造成的inphase-quadrature(iq)不平衡的优点。

附图说明

图1是本发明的工作流程图,

图2是cordic基本模型，

图3是本发明的结构图。

具体实施方式

为清楚的说明本发明中的方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开的应用或用途。应当理解的是，在全部的附图中，对应的附图标记表示相同或对应的部件和特征。

如图1所示。一种基于可见光通信系统的补偿方法，该方法包括：

s101，计算星座图中四个区域的同相分量和正交分量的平均值；

s102，根据同相分量和正交分量的平均值通过特定公式计算补偿角度；所述特定公式为：e(x1)，e(x2)分别为一、二象限中同相分量的能量均值，e(y1)，e(y2)分别为一、二象限中正交分量的能量均值，φ为补偿角度。

s103，通过特定算法计算经过旋转后的同相分量和正交分量；所述特定算法为坐标旋转数字计算算法。在vlc-ofdm系统，初始信号表示为：

x(t)＝cos(wlot)+jsin(wlot)(1)

其中wlo为信号角频率，在发送端，信号受led非线性以及ofdm中子载波间干扰intercarrierinterference(ici)，其幅度和相位会产生失真。为便于分析，我们只考虑正交分量q的失真，设kq和分别为q分量的幅度和相位失真。所以发送端的信号可以表示为：

信号调制到led光载波进入信道传输，设由led非线性对信号造成的幅度、相位影响分别为kl和表示为：

系统信道噪声为加性高斯白噪声additivewhitegaussiannoise(awgn)n(t)，经过信道传输的信号可以表示为：

矩阵表示为：

同样，接收端不平衡可以表示为：

其中，kandφr表示接收端幅度和相位失真，理论上，要恢复原始信号，只需在接收信号乘以(5)、(6)式中的逆矩阵即可。补偿逆矩阵为：

需要注意的是，在恢复信号时，信道噪声也会受补偿矩阵的影响。然而，衡量系统中角度和幅度失真是较为复杂的，关于角度衡量，可以引入锁相环进行相位估计，但增加了系统的复杂度。因此，我们引入基于cordic算法的盲补偿方法进行估计参数。

如图2所示。图中，a的旋转可以分解为角度旋转和幅度加减，需要满足下列等式：

xa'＝xacos(θ)-yasin(θ)＝cos(θ)(xa-yatan(θ))(8)

ya'＝yacos(θ)+xasin(θ)＝cos(θ)(ya+xatan(θ))(9)

设每一次的旋转角度正切值为角度叠加为：其中di＝±1为运算判决符，用来判决旋转方向。当迭代次数达到一定程度是，cos(θ)的值趋近于0.607，则上述可表示为：

x(i+1)＝0.607(x(i)-diy(i)(2^-i))(10)

y(i+1)＝0.607(y(i)-dix(i)(2^-i))(11)

s104，根据led非线性程度以及系统所采用的调制阶数调整补偿次数，补偿非线性造成的误码。所述调制为正交相移键控和正交幅度调制。

该发明中，采用基于cordic算法的盲补偿方法应用于vlc-ofdm系统，并且经过由蒙特卡洛仿真实验证明其有效性。通过计算星座图中接收信号的角度失真，补偿了led非线性引起的iq失真。以qpsk调制为例，led非线性性能的对于系统的ber影响是不同的，所以需要根据不同的led非线性性能对补偿次数进行调整，通过补偿后ber明显降低。

如图3所示，一种基于可见光通信系统的补偿装置，该装置包括：

前计算模块201，用于计算星座图中四个区域的同相分量和正交分量的平均值；

补偿角度计算模块202，用于根据同相分量和正交分量的平均值通过特定公式计算补偿角度；所述特定公式为：e(x1)，e(x2)分别为一、二象限中同相分量的能量均值，e(y1)，e(y2)分别为一、二象限中正交分量的能量均值，φ为补偿角度。

后计算模块203，用于通过特定算法计算经过旋转后的同相分量和正交分量；所述特定算法为坐标旋转数字计算算法。

补偿模块204，用于根据led非线性程度以及系统所采用的调制阶数调整补偿次数，补偿非线性造成的误码。所述调制为正交相移键控和正交幅度调制。

综上所述，以上所述内容仅为本发明的实施例，仅用于说明本发明的原理，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。