一种cdma结合aco-ofdm的光多载波码分多址系统通信方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及码分多址和光多载波调制结合的光无线通信系统，尤其是涉及码分多 址和非对称限幅光正交频分复用结合的光多载波码分多址系统。
【背景技术】
[0002] 随着用户对实时宽带无线数据需求的不断增大，传统的射频（Radio Frequency，RF)接入技术存在着频谱资源稀缺，安全性差，严重的电磁干扰和巨大的能耗等 不足。光无线通信（Opticalwirelesscommunication, 0WC)可以提供巨大的频谱资源， 无需频谱许可，无电磁干扰和系统实现简单等优点，被认为是RF很有前景的互补型接入技 术。
[0003] 码分多址（CodeDivisionMultipleAccess，CDMA)作为第三代移动通信 (3rd-Generation，3G)的核心技术，具有多址接入能力强、抗窄带噪声性能好、抗多径衰落 能力强和保密性好等优点，但是无线技术存在的高频谱效率要求和严重频率选择性衰落两 个方面，CDMA技术如何应对这两个挑战成为下一代多址接入技术设计的关键。正交频分复 用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)是一类多载波调制技术，在抗 多径效应引起的码间串扰方面有其固有优势，非常适合高速无线数据通信。多载波码分多 址（MultiCarrier-CodeDivisionMultipleAccess，MC_CDMA)是将CDMA和OFDM相结合 的技术，具有抗窄带噪声干扰、多径效应引起的码间干扰等方面的优势，并具有频率分集的 特点。
[0004] 早在 1993 年文献[1] "Multi-carrierCDMAinindoorwirelessradio networks^. (N.Yee,J.P.Linnarz,G.Fettweis.ProceedingsIEEEInternational SymposiumonPersonal,IndoorandMobileRadioCommun. [C]，1993，pp. 109-113)就提 出了MC-CDMA技术方案，参见图1所示其基本原理是：在发送端，设有U个用户同时发送信 息，其中第u个用户输入的信息符号为au(k)，k表示第k个符号间隔，au(k)以等概率取值 于±1，TS为信息符号周期。au(k)首先输入到一个复制器，其输出为N路并行的au(k)复制 的符号；然后N路并行符号和第u个用户的长为N的正交扩频序列Cu按照对应位（Chip)相 乘，并行输出的N长符号序列再进行载波调制，调制子载波的频率间隔为F/Ts，其中F是整 数，因此各个子载波间是正交的且包含了扩频序列符号；最后将并行的N路调制信号相加， 作为第u个用户的输出信号su(t)。通常每路子载波信号间是独立的，所以其和信号su(t) 是一个复信号。经过信道传输后，在接收端收到的信号r(t)是U个用户信号的混合信号。 参见图2所示，信号r(t)经过解调器后输出N路子载波信号，每一路信号再乘以一个合并 因子后将N路信号分别经过低通滤波器（LowPassFilter，LPF)，输出的基带信号相加，然 后抽样后产生第k个符号的判决变量bu。在实际的系统中调制解调可以使用逆快速傅里叶 变换/快速傅里叶变换（IFFT/FFT)算法来实现。
[0005] 自MC-CDMA提出后，学者们对其在RF系统中的应用进行了大量研宄。但是在光无 线通信系统中研宄应用MC-CDMA技术的文献较少，主要有以下相关研宄：
[0006] (1)国内西安电子科技大学的栾英姿在参考文献[2] "MC-CDMAforoptical wirelesscommunications"（Y.Luan,G.Jiang,andJ.Li.Proc.SPIE6021，Optical Transmission，Switching，andSubsystemsIII[C]，2005，pp.60210Z-60210Z_8)中提出 在光无线通信系统中应用MC-CDMA技术，设计了在上行链路时采用解相关-并行干扰抵消 (DEC-PIC)技术进行多用户检测的系统模型，给出了计算信干噪比的公式。
[0007] (2)泰国学者MuhammadZubairFarooqui，PoompatSaengudomlert在参考文献 [3]"TransmitpowerreductionthroughsubcarrierselectionforMC-CDMA-based indooropticalwirelesscommunicationswithIM/DD"(EurasipJournalonWireless CommunicationsAndNetworking[J], 2013:138)中研宄在下行链路中，强度调制/直接检 测（IntensityModulationDirectDetection，IM/DD)系统中通过子载波选择来减少平均 发送功率的方法。
[0008] (3)英国学者F.E.Alsaadi,J.M.Elmirghani在参考文献[4] "MC-CDMAIndoor OpticalWirelessSystem" （2007IEEEGlobalTelecommunicationsConference[C]， 2007, pp.2455-2460)，参考文献[5]"MobileMC-CDMAopticalwirelesssystem employinganadaptivemultibeamtransmitteranddiversityreceiversinareal indoorenvironment"（IEEE2008InternationalConferenceonCommunications[C]， 2008, pp. 5196-5203)，参考文献[6]"AdaptiveMobileLineStripMultibeam MC-CDMAOpticalWirelessSystemEmployingImagingDetectioninaRealIndoor Environment"（IEEEJournalonSelectedAreasInCommunications[J]，2009， vol. 27,no. 9,pp. 1663-1675)中研宄在不同的室内信道环境下，采用不同的检测技术分析 了光MC-CDMA的系统性能。
[0009] 在光无线通信系统中，通常采用頂/DD调制方式，即就是信号直接调制发送端的 非相干发光二极管（Light-EmittingDiode，LED)的强度（而非幅度），那么就需要驱动LED 的信号是非负实数信号。但是在参考文献[2,3]中，研宄应用于光无线通信的MC-CDMA系 统时，CDMA和传统的OFDM相结合，那么MC-CDMA系统输出信号是一个复信号，如果直接用于 驱动LED时，信号的相位信息将丢失掉。在参考文献[4,5,6]中MC-CDMA输出信号同样是 复信号，文中提出在发送端用两个LED分别来传送复信号的实部和虚部。但是在IM/DD系 统中接收端直接检测时，在光电检测器（Photodiode，PD)中要将载荷实部和虚部信息的两 路光信号同步分离将很难实现。此外，两路信号经过信道传输后再合并，恢复的复信号所受 到的加性噪声干扰将是一路传输信号的两倍。
[0010] 另一方面，在参考文献[2, 3, 4, 5, 6]中都假设发送端的发光光源是理想的器件， 而没有考虑实际的器件在正常工作时输入输出信号总是有一定的动态范围，即就是输入信 号在一定的动态范围内时，可以认为发端光源发出的光信号强度正比于输入信号，如果输 入信号超出了此范围，发端光源的输入信号需先经过限幅处理后才能输入到LED光源，否 则光源输出的光信号和输入信号的关系将呈现非线性的关系，甚至于输入信号过大时LED 光源被烧坏，过小时又无法工作。
[0011] 最后，在参考文献[2, 3, 4, 5, 6]的MC-CDMA系统中接收端的光信号会随