引用本文:
赵冉,符杰林,李燕龙,等:基于DCO-OFDM的水下蓝绿光成像MIMO系统功率优化[J]. 光通信技术,2019,43(10):41-46.
赵 冉1, 2,符杰林1, 2,李燕龙1, 2, 3*,林基明1
(1.桂林电子科技大学 信道与通信学院,广西 桂林 541004; 2.桂林电子科技大学 认知无线电与信息处理教育部重点实验室, 广西 桂林 541004; 3.桂林电子科技大学 电子电路国家级实验教学示范中心,广西 桂林 541004)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:针对水下蓝绿光成像多输入多输出(MIMO)系统成像接收存在信号干扰的问题,提出一种优化各发射端直流偏置的功率分配方法。该方法以加直流偏置的光正交频分复用(DCO-OFDM)成像MIMO系统误码率最小为目标,在总功率一定的条件下,利用信道矩阵奇异值分解求得发射端最优功率分配矩阵,并在保证信号非负的基础上,根据最优功率分配矩阵求解各发射端所需添加的直流偏置量。仿真结果表明:与未进行功率优化的成像MIMO-DCO-OFDM系统相比,该方法可进一步降低水下蓝绿光成像MIMO系统的误码率。
关键词:水下蓝绿光成像MIMO;功率优化;直流偏置;误码率
中图分类号:TN929.1 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2019)10-0041-06
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.10.009
0 引言
水下蓝绿光通信系统通常采用强度调制和直接检测(IM/DD),信道矩阵的元素间有很强的相关性,这严重地限制了系统性能,导致系统误码率增大,且难以实现高的复用增益。成像接收机是分离不同方向信号的一种有效方法[1]。文献[2]阐述了基于凸透镜的可见光多输入多输出(MIMO)成像系统。然而,由于视场角(FOV)小、成像质量差,不同发光二极管(LED)间的干扰导致系统性能受限。文献[3]提出了一种半球形透镜的成像接收机,其几何结构简单,可实现更大的接收FOV,能更好地分离不同LED的信号。虽然半球形透镜很大程度上降低了系统的相关性,但其接收端成像仍有重叠,即存在各LED的信号干扰,系统性能还有很大的改善空间。目前,可见光功率分配的研究中,文献[4]利用奇异值分解预编码方法,在信号非负性、总功率受限和误码率要求3个条件下求解最优功率分配。文献[5]给出了一种奇异值分解的预编码方法,在总功率一定的情况下以最小化误码率为优化目标求解预编码矩阵。文献[6]提出了一种以发射和接收信号最小化均方误差为优化目标,联合直流偏置的可见光MIMO预编码方法。但是,现有的功率分配方法都是基于脉冲幅度调制(PAM)或二进制开关键控(OOK)的MIMO系统,相对于光正交频分复用(OFDM)调制系统通信速率低很多,且难以适应水下复杂的信道条件,而对于水下成像考虑直流偏置的MIMO-OFDM(MIMO-DCO-OFDM)系统的功率分配方法有待研究。
本文在水下可见光MIMO-DCO-OFDM技术的基础上,采用半球形透镜成像接收机,针对成像接收信号存在干扰的情况,以最小化系统误码率为目标,在总功率一定的条件下,研究在保证信号非负性前提下求解水下蓝绿光成像MIMO各发射端直流偏置量的功率分配方法。
4 结束语
水下蓝绿光成像MIMO系统由于成像透镜的使用降低了信道矩阵的相关性,获得了更好的误码率性能。本文针对水下蓝绿光成像MIMO接收端存在信号相互干扰的情况,以MIMO-DCO-OFDM系统误码率最小为目标,在总功率一定的情况下,建立功率分配优化模型,从而提出了一种利用矩阵奇异值分解获得系统最优功率分配矩阵的方法,在满足信号非负的前提下优化各发射端直流偏置量。仿真结果表明:该方法进一步降低了水下蓝绿光成像MIMO-DCO-OFDM系统的误码率。