引用本文:

马春波,童俊杰,敖珺. DCO-OFDM系统TFI-SLM峰均比抑制算法[J]. 光通信技术,2020,44(8):55-58.

DCO-OFDM系统TFI-SLM峰均比抑制算法

马春波,童俊杰,敖 珺*

(桂林电子科技大学 信息与通信学院,广西 桂林 541004)

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摘要:过高的峰均功率比(PAPR)造成的非线性失真是直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)技术亟待解决的问题之一。针对该问题,设计了一种基于时频交织(TFI)和选择映射法(SLM)的TFI-SLM峰均比抑制算法。该算法通过先对输入信号进行TFI,降低输入信号的自相关性,再利用小m序列产生随机相位因子对变换后的信号进行选择性映射。仿真结果表明:与传统算法相比,该算法不仅避免了发送过多的相位因子序列冗余信息,并且互补累积分布函数(CCDF)值为10-5时,PAPR比原始DCO-OFDM系统降低了2.8 dB。

关键词:基于直流偏置光的正交频分复用;峰均功率比;时频域交织选择映射法;小m序列

中图分类号:TN914 文献标志码:文章编号:1002-5561(2020)08-0055-04

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.08.013

0 引言
       在自由空间可见光通信的发展过程中,系统的稳定、高速和高频带利用率一直是人们追求的目标。正交频分复用(OFDM)技术具有抗频域选择性衰落强、频带利用率高等优点,已成为当前自由空间光通信研究的热门技术之一[1]。直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)技术通过增加DCO,将双极性信号尽可能地提升到零电平以上,削去小于零的信号,从而得到正的实数信号并加载到发光二极管(LED)上进行通信。由于DCO-OFDM系统采用多载波的调制方式,当各载波相位相同或者相近时,将产生非常大的峰值功率。该峰值功率可能会超过系统的线性带宽从而引起非线性失真,进而影响系统的通信性能。
  针对DCO-OFDM系统存在的峰均功率比(PAPR)过高的问题,学者们提出了很多可行的方法。这些PAPR抑制方法大概可以分成3种,即基于预失真的、编码的和概率的方法。基于预失真的方法包括限幅法和压缩扩张等。这类采取非线性操作的方法虽然可以有效降低系统的PAPR,但是会导致系统的误码率升高[2]。文献[2]提出的迭代限幅方案可以改善传统限幅法的缺点,但该方案需要多次迭代限幅滤波操作,虽然能改善系统误码率,但是明显提高了系统计算复杂度。文献[3]利用编码的方法来降低系统的PAPR,虽然采用线性操作,不会造成信号畸变,但是计算复杂度会非常高。基于概率的方法包括选择映射法(SLM)以及部分序列传输法(PTS)等[4]。由于概率类方法采用线性操作,所以不仅对系统的误码率性能没有影响,而且还有良好的PAPR抑制性,但是其计算复杂度高,需要进行多次逆快速傅里叶变换(IFFT)运算。文献[4]提出了利用转移矩阵来代替IFFT模块,将IFFT后的数据经过不同的转移矩阵来获取不同的备选信号,这样虽然可以降低系统的PAPR,但是随着备选信号增多,系统的误码率会升高。
  由于系统的PAPR与系统的输入信号的自相关性有关[5],为了解决DCO-OFDM系统PAPR的问题,本文提出一种时频域交织选择映射(TFI-SLM)算法。

3 结束语
      本文设计了一种采用TFI-SLM算法的DCO-OFDM系统,通过TFI降低系统输入信号的自相关性;采用小m序列产生的不同的旋转相位因子序列,通过分别计算各个备选序列的PAPR,选择最优备选序列传输。探讨了M值大小与系统PAPR、DC系数与系统误码率的关系。仿真表明:采用TFI-SLM算法比采用大部分传统PAPR抑制算法效果更好;M值越大,备选信号越多,PAPR抑制效果越好,但是抑制效果的提升越来越不明显,且相应的计算复杂度越高;在DC系数U>2.3时,系统的误码率在10-5以下。