引用本文:
赵瑶,王翀,高伟,等:一种降低可见光通信系统PAPR的P-OFDM方法[J]. 光通信技术,2018,42(3):5-8.
赵 瑶,王 翀,高 伟,张进玉,王 姣
(西安邮电大学 电子工程学院,西安 710121)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:针对可见光通信系统中高峰均比(PAPR)问题,提出了一种极性光正交频分复用(P-OFDM)方法。发送端采用极坐标转换思想,将通过快速傅里叶逆变换(IFFT)变换器得到的时域复信号的实部和虚部,转换成极坐标下的幅值和相位,经过压缩变换后同时在信道中进行传输,以满足可见光通信传输信号为实正的要求;接收端接收到的信号通过扩展变换进行反压缩,经逆极坐标转换和快速傅里叶变换(FFT)恢复出原始信号。仿真结果表明P-OFDM系统不仅能有效地降低系统的峰均比,而且频谱利用率和误码性能也得到了改善,系统整体性能得到有效提升。
关键词:可见光通信;P-OFDM;极性正交频分复用;峰均比;压扩变换
中图分类号:TN929.1 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2018)03-0005-04
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2018.03.002
0 引言
随着超宽带多媒体及高速长距离通信业务的迅猛发展,可见光通信因其信道容量大、调制速度快、保密性高和成本低等优点受到业内的广泛关注[1]。由于子载波的正交性,接收机可以无干扰地恢复所发送的数据,且能有效克服无线信道的多径干扰,因此正交频分复用(OFDM)技术得到了广泛的使用[2]。OFDM技术通常采用光强调制/直接检测(IM/DD)方式实现信息传输,这要求系统中的传输信号必须满足"实、正"的要求[3]。传统单极性光正交频分复用(O-OFDM)通常采用快速傅里叶变换/逆变换(FFT/IFFT)的算法来实现信号的调制 / 解调,通过对 IFFT 输入信号构建Hermitian对称来产生光OFDM 实信号,然后利用光的单极性进而得到实正信号[4]。常用的OFDM方法主要有非对称限幅光正交频分复用(ACO-OFDM)技术[5]和直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)。由于ACO-OFDM系统中正交幅度调制(QAM)数据的符号只在奇数子载波上进行传输,单个OFDM符号所承载的数据符号数目为N4(N为子载波数目)[6];DCO-OFDM系统采用奇偶载波同时进行QAM符号传输,传输速率较ACO-OFDM提高了近一倍,但是,为了使其得到实正信号的同时不产生失真,需叠加较大功率的直流偏置信号,因此该系统的能源利用率较低[7]。另外,ACO-OFDM系统和DCO-OFDM系统都存在高峰均 比(PAPR)的缺点,高的PAPR会使信号产生非线性失真,引起子载波间的互调和带外辐射,使得各个子信道间的正交性遭到破坏、相互干扰,进而影响系统的性能[8]。
本文提出一种极性光正交频分复用(P-OFDM)方法,采用极坐标转换的思想,将IFFT变换器得到的时域复信号转换为实正信号,以满足可见光通信信号传输的实正要求,再通过压缩变换在信道中进行传输。
4 结束语
针对传统可见光通信系统的高PAPR问题,本文提出了一种P-OFDM系统,本系统传输的是经过压缩变换的极坐标系下时域复信号的幅值和相位。仿真得出本系统的PAPR比ACO-OFDM系统、DCO-OFDM系统分别改善了近8dB、1dB,P-OFDM系统比DCO-OFDM系统误码性能改善了约3dB。同时,在极坐标转换过程中输入信号不需要满足Hermitian共轭对称。本系统能有效地降低系统的PAPR值,减小系统的非线性失真,提升系统的性能,频谱利用率和误码性能相对于传统的O-OFDM系统都得到了改善。