基于可见光DCO-OFDM通信系统前导序列的非线性限幅估计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种可见光DCO‑OFDM通信系统前导序列，包括ZC序列和30个OFDM符号，30个OFDM符号按顺序分为三组；其中，OFDM符号由调制到子载波上的原始比特流经过IFFT变换得到；发射所用DA为带符号n位，三组OFDM符号分别乘以幅度因子2

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可见光DCO-OFDM通信系统，特别是涉及可见光DCO-OFDM通信系统前导序列、非线性限幅估计方法和信道参数估计方法。
技术介绍
随着社会经济的不断发展，人们对生活的品质的要求也越来越高，与此同时，通信领域开始追求一种“绿色的”和“高速率的”通信技术。可见光通信技术作为上述备选方案正逐渐成为研究领域的热点。它利用激光器件或者LED器件，通过对光照强度的调制来实现信息高速传输，满足了日常工作照明的同时，也满足了人们对信息高速传输的要求。该技术具有独立于射频频谱的免费的宽带频谱资源，无电磁干扰和辐射，绿色安全，保密性好等优点，正好弥补了传统无线通信技术的不足。随着白光LED器件技术方面上的不断发展，白光LED器件逐渐成为可见光通信系统中电光转换器件的首选。近年来，可见光通信技术得到了迅速的发展，IEEE已经制定了IEEE802.15.7标准，对其物理层(PHY，Physics)和媒体接入控制层(MAC，Medium Access Control)实现方法和参数指标进行了标准化。为了提高可见光通信系统的传输速率，对抗多径干扰，OFDM调制方式被引入其中，研究人员从理论及实验中发现OFDM是一种有效提高无线光通信系统性能的方式。由于目前的无线光通信系统普遍采用强度调制/直接检测(IM/DD)，因此要保证OFDM时域信号的正实性。现在被广泛采用的两个光通信OFDM结构是非对称削波光OFDM(ACO-OFDM)和直流偏置光OFDM(DCO-OFDM)。ACO-OFDM是对传统OFDM在光通信特殊信道传输的改良，由澳大利亚科学家Jean Armstrong在2006年提出，它基本的思路就是用更多的子载波通过Fourier变换的一些性质来换取发射符号在时域满足光信道的特性，它的频域符号满足共轭对称性且偶数子载波上的值全为0，只有1/4的子载波用于发送有效符号，因此频谱利用率比较低；但它不要加直流偏置，可以提高能量利用率。DCO-OFDM的频域符号也满足共轭对称性，但不要求偶数子载波上的值为0，有1/2的子载波用于传输有效符号，频谱利用率高，但是其为了使时域信号是正值，需要对IFFT输出的信号加额外的直流偏置。在DCO-OFDM可见光通信系统中，需要对OFDM信号加额外的直流偏置，以使得时域信号为正值；若加得直流偏置过高，使得时域信号正值超过了LED的线性范围，则会发生上削波，也会影响可见光通信系统的性能。目前在发射端LED偏置及线性范围未知的可见光通信场景下，没有明确的办法对LED偏置以及发射的OFDM信号的功率进行调节，使得室内可见光通信系统工作在LED的线性工作区。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种能够解决现有技术存在的缺陷的可见光DCO-OFDM通信系统前导序列、非线性限幅估计方法和信道参数估计方法。技术方案：为达到此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术所述的可见光DCO-OFDM通信系统前导序列，包括ZC序列和30个OFDM符号，30个OFDM符号按顺序分为三组；其中，OFDM符号由调制到子载波上的原始比特流经过IFFT变换得到；原始ZC序列由式(1)生成，发射所用DA为带符号n位，三组OFDM符号分别乘以幅度因子2n-4、和2n-3，产生三组分级幅度，原始ZC序列乘以与第一组分级幅度一致的幅度因子后得到ZC序列；式(1)中，N为子载波的个数，r为XX，k＝0,1,...,N-1，q为XX。进一步，所述原始比特流由PN序列产生。本专利技术所述的可见光DCO-OFDM通信系统前导序列的非线性限幅估计方法，包括以下步骤：S1：在LED偏置及线性范围未知的可见光通信场景下，发送前导序列；S2：接收机用本地保存的ZC序列时域信号与接收到的信号序列做滑动相关，从接收到的信号序列中同步出发送的导频序列，并利用发射端幅度因子参数去除OFDM符号幅度分级因子，得到接收序列yi(n)，下标i表示接收序列中第i个OFDM符号；S3：对接收到的yi(n)做快速傅里叶变换得到接收序列的频域信号Yi(k)，利用第一组OFDM符号求出信道的频域值的估计值 H ~ ( k ) = E ( Y i ( k ) X i ( k ) ) - - - ( 2 ) ]]>式(2)中：为第k个子载波对应的信道系数，Xi(k)和Yi(k)分别表示发射端第i个OFDM符号原始频域序列和接收到的第i个OFDM符号频域序列，E(...)表示对第一组10个OFDM符号计算出的10组信道值求平均；S4：根据信道的估计值计算出后两级符号的发送信号频域的估计值 X ~ i ( k ) = Y i ( k ) H ~ ( k ) - - - ( 3 ) ]]>S5：根据后两级发送信号频域的估计值，与原始发送频域序列对比：设置正负门限分别为原始序列正负值的均值的2.5倍，计算得到每组符号超过门限部分的平均误差，epos_1、epos_2和epos_3分别为第一、二、三组符号的正限幅误差，eneg_1、eneg_2和eneg_3分别为第一、二、三组符号的负限幅误差；S6：根据经验公式，计算每组符号的正负限幅百分比，经验公式由仿真及实测数据拟合得到；经验公式如下： p p o s _ 1 = 本文档来自技高网...

【技术保护点】
可见光DCO‑OFDM通信系统前导序列，其特征在于：包括ZC序列和30个OFDM符号，30个OFDM符号按顺序分为三组；其中，OFDM符号由调制到子载波上的原始比特流经过IFFT变换得到；原始ZC序列由式(1)生成，发射所用DA为带符号n位，三组OFDM符号分别乘以幅度因子2n‑4、和2n‑3，产生三组分级幅度，原始ZC序列乘以与第一组分级幅度一致的幅度因子后得到ZC序列；式(1)中，N为子载波的个数，r为ZC序列的根指数，r的取值为小于N并且与N互素的正整数，k＝0,1,...,N‑1，q为任意整数。

【技术特征摘要】
1.可见光DCO-OFDM通信系统前导序列，其特征在于：包括ZC序列和30个OFDM符号，30个OFDM符号按顺序分为三组；其中，OFDM符号由调制到子载波上的原始比特流经过IFFT变换得到；原始ZC序列由式(1)生成，发射所用DA为带符号n位，三组OFDM符号分别乘以幅度因子2n-4、和2n-3，产生三组分级幅度，原始ZC序列乘以与第一组分级幅度一致的幅度因子后得到ZC序列；式(1)中，N为子载波的个数，r为ZC序列的根指数，r的取值为小于N并且与N互素的正整数，k＝0,1,...,N-1，q为任意整数。2.根据权利要求1所述的可见光DCO-OFDM通信系统前导序列，其特征在于：所述原始比特流由PN序列产生。3.采用权利要求1所述的可见光DCO-OFDM通信系统前导序列的非线性限幅估计方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：在LED偏置及线性范围未知的可见光通信场景下，发送前导序列；S2：接收机用本地保存的ZC序列时域信号与接收到的信号序列做滑动相关，从接收到的信号序列中同步出发送的导频序列，并利用发射端幅度因子参数去除OFDM符号幅度分级因子，得到接收序列yi(n)，下标i表示接收序列中第i个OFDM符号；S3：对接收到的yi(n)做快速傅里叶变换得到接收序列的频域信号Yi(k)，利用第一组OFDM符号求出信道的频域值的估计值 H ~ ( k ) = E ( Y i ( k ) X i ( k ) ) - - - ( 2 ) ]]>式(2)中：为第k个子载波对应的信道系数，Xi(k)和Yi(k)分别表示发射端第i个OFDM符号原始频域序列和接收到的第i个OFDM符号频域序列，E(...)表示对第一组10个OFDM符号计算出的10组信道值求平均；S4：根据信道的估计值计算出后两级符号的发送信号频域的估计值 X ~ i ( k ) = Y i ( k ) H ~ ( k ) - - - ( 3 ) ]]>S5：根据后两级发送信号频域的估计值，与原始发送频域序列对比：设置正负门限分别为原始序列正负值的均值的2.5倍，计算得到每组符号超过门限部分的平均误差，epos_1、epos_2和epos_3分别为第一、二、三组符号的正限幅误差，eneg_1、eneg_2和eneg_3分别为第一、二、三组符号的负限幅误差；S6：根据经验公式，计算每组符号的正负限幅百分比，经验公式由仿真及实测数据拟合得到；经验公式如下： p p o s _ 1 = - 0.2965 e p o s _ 1 2 + 0.674 e p o s _ 1 + 0.5450 e p o s _ 1 > n Z C 0 e p o s _ 1 < = n Z C p p o s _ 2 = - 0.0870 e p o s _ 2 2 + 0.4716 e p o s _ 2 + 0.3837 e p o s _ 2 > n Z C 0 e p o s _ 2 < = n Z C p p o s _ 3 = - 0.1036 e p o s _ 3 2 + 0.5879 e p o s _ 3 + 0.1410 e p o s _ 3 > n Z C 0 e p o s _ 3 < = n ...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵春明，吕游，梁霄，黄鹤，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32