一種dco-ofdm系統(tǒng)的符號(hào)檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種DCO-OFDM系統(tǒng)的符號(hào)檢測方法，屬于可見光無線通信領(lǐng)域，該方法按如下步驟進(jìn)行：首先對(duì)接收到的符號(hào)r(n)進(jìn)行預(yù)處理，得到經(jīng)過剪裁的發(fā)送信號(hào)的估計(jì)值然后重建剪裁噪聲并將它從信號(hào)中減掉，得到未經(jīng)剪裁的發(fā)送信號(hào)的估計(jì)值對(duì)進(jìn)行頻域轉(zhuǎn)換和符號(hào)判決操作，并利用判決后的符號(hào)再次重建剪裁噪聲重復(fù)以上步驟直至達(dá)到預(yù)先設(shè)定的迭代次數(shù)；最后對(duì)判決后的符號(hào)進(jìn)行解調(diào)恢復(fù)出發(fā)送的比特。本發(fā)明提供的符號(hào)檢測方法可以減小剪裁噪聲對(duì)檢測性能的負(fù)面影響，增大接收信號(hào)的有效信噪比，相比于傳統(tǒng)的符號(hào)檢測方法，可以取得更優(yōu)的檢測性能。同時(shí)本發(fā)明提供的方法僅需簡單的取符號(hào)操作和DFT/IDFT操作，計(jì)算量小，易于實(shí)現(xiàn)。
【專利說明】-種DCO-OFDM系統(tǒng)的符號(hào)檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于可見光無線通信領(lǐng)域，尤其涉及一種DC0-0FDM系統(tǒng)的符號(hào)檢測方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，第5代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)正成為移動(dòng)通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。相比于現(xiàn)有 通信系統(tǒng)，第5代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量將提升1到2個(gè)數(shù)量級(jí)。為此，開發(fā)新型頻譜 資源成為一個(gè)重要的途徑?？梢姽饩褪且环N具有極寬帶寬的新型頻譜資源，可見光無線 通信技術(shù)也被認(rèn)為是第5代移動(dòng)通信技術(shù)的重要組成部分?，F(xiàn)有的可見光無線通信技術(shù) 主要是采用發(fā)光二極管（LED，Light Emitting Diode)或激光作為光源，采用強(qiáng)度調(diào)制/ 直接檢測（IM/DD，Intensity Modulation/Direct Detection)的發(fā)送和接收方案。為對(duì) 抗由光線反射引起的多徑效應(yīng)，正交頻分復(fù)用（OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術(shù)被用于可見光無線通信中。與傳統(tǒng)射頻無線通信不同的是，可見光無 線通信采用光強(qiáng)度調(diào)制，要求發(fā)送的信號(hào)具有正實(shí)性的特點(diǎn)，因此，必須對(duì)傳統(tǒng)的0FDM結(jié) 構(gòu)進(jìn)行修正，這就形成了直流偏置OFDM(DC0-0FDM，Direct Current Offset 0FDM)、非對(duì) 稱限幅光 OFDM(AC〇-〇FDM，AsymmetricallyClipped Optical OFDM)和幅度調(diào)制離散多音 (PAM-DMT, Pulse Amplitude Modulation Discrete Multi Tone)等不同的方案。其中， DCO-OFDM的頻譜效率是AC0-0FDM和PAM-DMT的兩倍，因而在可見光無線通信系統(tǒng)中具有良 好的應(yīng)用前景。
[0003] DC0-0FDM系統(tǒng)的工作原理如下：
[0004] 在DC0-0FDM系統(tǒng)的發(fā)射端（發(fā)射端框圖如圖1所示），將待發(fā)送比特序 列進(jìn)行符號(hào)調(diào)制，并將得到的復(fù)數(shù)符號(hào)序列進(jìn)行分段，每段長度為N/2-1。不失 一般性，這里以其中一段為例進(jìn)行說明，記為X(k)，k = 0, 1，. . .，N/2-2.對(duì)X(k) 進(jìn)行共軛對(duì)稱擴(kuò)展（CSE, Conjugated Symmetric Expansion)操作，形成長度 為N的頻域序列Ιμ；)，k = 0, 1，...，N-1。其中，共軛對(duì)稱擴(kuò)展的操作方法如下： X (0) = 況/. $ = ? X [k)= k-l) , k=l, 2 , . . -t X [k)= X ( N- M) , k = Ν/2+1，Ν/2+2，···，Ν-1，其中上標(biāo)（*)表示取共軛操作。以N = 8為例，若序列X(k) 為[a，b，c]，則序列Z⑷為[0，a，b，C，0，c#，b#，a1。將頻域序列f (岣加載到N點(diǎn)逆離 散 Fourier 變換（IDFT, Inverse Discrete Fourier Transform)模塊上實(shí)現(xiàn) 0FDM 調(diào) 制。由于序列是經(jīng)過上述共軛對(duì)稱擴(kuò)展操作得到的，可以證明IDFT模塊的輸出是 純實(shí)數(shù)序列且直流分量為零。將IDFT輸出的時(shí)域序列記為χ(η)，η = 0, 1，. . .，N-1，即 = ⑷卜對(duì)χ(η)附加直流偏置D,得到序列xDC(n)，即x DC(n) =x(n)+D.對(duì) xDC(n)進(jìn)行單邊或雙邊剪裁（clipping):對(duì)于單邊剪裁，將序列xD。(η)中所有小于0的符號(hào) 全部置為0,以滿足發(fā)射信號(hào)為正數(shù)的要求；對(duì)于雙邊剪裁，除進(jìn)行上述單邊剪裁操作外， 還要將序列Xre(n)中所有大于A的符號(hào)全部置為A，以滿足峰值功率約束條件。經(jīng)過剪裁 操作后的序列記為xdip (η)。對(duì)Xdip(η)附加大于信道時(shí)延擴(kuò)展長度的循環(huán)前綴（CP，Cyclic Prefix)后送入信道傳輸。這里的信道是指包含了 LED的驅(qū)動(dòng)電路、光空中傳播信道和接收 端的光電檢測電路級(jí)聯(lián)而成的等效電域信道。
[0005] 在DC0-0FDM系統(tǒng)的接收端，傳統(tǒng)的符號(hào)檢測方法如下（DC0-0FDM傳統(tǒng)符號(hào)檢測方 法的框圖如圖2所示）：首先對(duì)接收到的序列進(jìn)行去CP操作，得到長度為N的序列r (η)，η =0, 1，. . .，Ν-1。對(duì)應(yīng)于發(fā)送端的附加直流偏置操作，接收端要將直流偏置減掉，所得序列 記為y (η)，η = 0, 1，. . .，Ν-1，即y (n) = r (n)-D。這樣，y (η)序列就是常規(guī)的0FDM時(shí)域接 收符號(hào)，依次對(duì)其進(jìn)行離散Fourier變換（DFT，Discrete Fourier Transform)、對(duì)序號(hào)為 1，2, ...，N/2-1的子載波上的頻域接收符號(hào)進(jìn)行單抽頭頻域均衡，最后進(jìn)行符號(hào)判決和解 調(diào)，即恢復(fù)出發(fā)送比特序列。
[0006] 在上述傳統(tǒng)DC0-0FDM符號(hào)檢測方法中，沒有對(duì)發(fā)送端信號(hào)剪裁操作所引起的效 應(yīng)，即剪裁噪聲（Clipping Noise)進(jìn)行相應(yīng)處理，而直接將剪裁噪聲歸入信道噪聲，因此， 現(xiàn)有符號(hào)檢測方法沒有充分利用發(fā)送信號(hào)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。
[0007] 因此，需要一種可以充分利用發(fā)送信號(hào)內(nèi)在結(jié)構(gòu)的DC0-0FDM系統(tǒng)符號(hào)檢測方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 發(fā)明目的：針對(duì)現(xiàn)有DC0-0FDM系統(tǒng)符號(hào)檢測方法沒有充分考慮發(fā)送信號(hào)內(nèi)在結(jié) 構(gòu)的缺陷，本發(fā)明提供了一種通過估算剪裁噪聲的具體數(shù)值并將其從接收信號(hào)中去除從而 提高檢測性能的符號(hào)檢測方法。
[0009] 技術(shù)方案：為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0010] 一種DC0-0FDM系統(tǒng)的符號(hào)檢測方法，具體步驟如下：
[0011] 步驟一、設(shè)定迭代次數(shù)Nt ;
[0012] 步驟二、接收端將接收到的電域符號(hào)序列進(jìn)行去CP操作，得到待檢測的時(shí)域序 列r (η)，η = 0, 1，. . .，N-l，N為DC0-0FDM的子載波數(shù)目；對(duì)r (η)進(jìn)行DFT操作，得到頻 域序列R(k)，k = 0, 1，. . .，Ν-1 ;對(duì)R(k)進(jìn)行單抽頭頻域均衡，得到頻域序列之_⑷， k = 0, 1，…，N-1 ;對(duì)頻域序列之,",(〃）進(jìn)行IDFT操作，得到時(shí)域序列U?)，η = 0，1，· · ·，N_1 ;
[0013] 步驟三、記發(fā)送端調(diào)制后、共軛對(duì)稱擴(kuò)展前的頻域符號(hào)序列為X(k)，k = 0, 1，. . .，N/2-2,附加直流偏置前的時(shí)域DC0-0FDM符號(hào)序列為χ (η)，η = 0, 1，. . .，N-1，經(jīng) 過剪裁操作后的時(shí)域序列為Xdip (η), η = 0, 1，. . .，N-l ;并定義兩個(gè)函數(shù)：
[0014]

【權(quán)利要求】
1. 一種DCO-OFDM系統(tǒng)的符號(hào)檢測方法，其特征在于：具體步驟如下： 步驟一、設(shè)定迭代次數(shù)Nt; 步驟二、接收端將接收到的電域符號(hào)序列進(jìn)行去CP操作，得到待檢測的時(shí)域序列 r(n)，η = 0, 1，···，N-1，N為DC0-0FDM的子載波數(shù)目；對(duì)r(n)進(jìn)行DFT操作，得到頻 域序列R(k)，k = 0, 1，. . .，N-1 ;對(duì)R(k)進(jìn)行單抽頭頻域均衡，得到頻域序列之⑷， k = 0, 1，. . .，N-1 ;對(duì)頻域序列之",,(〃）進(jìn)行IDFT操作，得到時(shí)域序列；〇)，η = 0，1，· · ·，N_1 ; 步驟三、記發(fā)送端調(diào)制后、共軛對(duì)稱擴(kuò)展前的頻域符號(hào)序列為X(k)，k = 0, 1，. . .，N/2-2,附加直流偏置前的時(shí)域DC0-0FDM符號(hào)序列為X (η)，η = 0, 1，. . .，N-1，經(jīng) 過剪裁操作后的時(shí)域序列為Xdip (η), η = 0, 1，. . .，N-l ;并定義兩個(gè)函數(shù)：
其中，D是發(fā)送端對(duì)序列x(n)附加的直流偏置大小，A是發(fā)送端允許發(fā)送的最大信號(hào)幅 度，變量X是實(shí)數(shù)，函數(shù)sign (X)定義為：
步驟四、將步驟二中得到的時(shí)域序列恢復(fù)出發(fā)送端發(fā)送的信息比特，具體步驟 如下： (1) 初始化迭代次數(shù)it = 0 ;初始化χ(η)的估計(jì)值，記為i(H)，令W，η = 0，1，· · ·，N_1 ; (2) 令it = it+l ;將? ( η)代入函數(shù)fi (x)和f2 (x)，得到相應(yīng)的序列乂（(?))和 Λ ($(?))，并生成新的序列 Μ?) =+ ，η = 0, 1，···，Ν-1 ; (3) 將 5(?)從時(shí)域序列 U?)中減去，得到 = ?η = 0, 1，...，Ν-1 ; (4) 對(duì)序列?(?)進(jìn)行DFT操作，并在結(jié)果中取序號(hào)為k= 1，2，...，Ν/2-1的元素進(jìn)行 符號(hào)判決，得到調(diào)制符號(hào)序列的估計(jì)，k = 0, 1，. . .，Ν/2-2 ; (5) 判斷it值，若it未達(dá)到步驟一中設(shè)定的迭代次數(shù)Nt，則對(duì)i 進(jìn)行共軛對(duì)稱擴(kuò) 展和IDFT操作，再次得到x(n)的估計(jì)值斗〇,并返回步驟⑵；否則，執(zhí)行步驟（6); (6) 對(duì)序列i(&)，k = 0, 1，. . .，N/2-2,進(jìn)行解調(diào)恢復(fù)出發(fā)送端發(fā)送的信息比特。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種DC0-0FDM系統(tǒng)的符號(hào)檢測方法，其特征在于：當(dāng)步驟三 中所述剪裁為單邊剪裁時(shí)，取A為無窮大。
【文檔編號(hào)】H04L27/26GK104158784SQ201410433035
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】黨建, 張?jiān)阼? 吳亮 申請(qǐng)人:東南大學(xué)