引用本文:
秦岭,于利强,郭瑛,等. 降低可见光通信OFDM系统峰均比的SLM改进算法[J]. 光通信技术,2021,45(4):32-37.
秦 岭,于利强,郭 瑛,徐艳红,胡晓莉*
(内蒙古科技大学 信息工程学院,内蒙古 包头 014010)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:针对传统选择性映射(C-SLM)算法存在计算复杂度高的问题,提出了分组(G-SLM)的改进算法,在不增加系统计算复杂度的情况下,将时域备选信号的个数从M增加到M 24,并且通过仿真确定了最佳的α值;针对C-SLM算法存在峰均功率比(PAPR)抑制性能有限的问题,将G-SLM算法与μ-law压缩扩展法相结合,提出了μ-GSLM联合算法,进一步降低了系统PAPR。仿真结果表明:在互补累计分布函数(CCDF)取值为10-3时,与原始信号、G-SLM算法和μ-law压缩扩展法相比,μ-GSLM算法的PAPR分别降低了7.5 dB、3.2 dB和2.1 dB。
关键词:可见光通信;正交频分复用;峰值平均功率比;选择性映射;计算复杂度
中图分类号:TN929.1 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2021)04-0032-06
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2021.04.007
0 引言
近年来,随着无线数据的不断增长,传统射频通信频谱资源接近饱和。可见光通信(VLC)具有设备成本低、保密性强、不受无线电频谱管制和无电磁干扰等优点,迅速成为解决无线频谱资源紧缺问题的一种新型方案[1]。为了提高VLC系统的数据传输速率、抑制因多径效应引起的码间干扰并且提高频谱利用率,正交频分复用(OFDM)技术在VLC系统中得到了广泛应用[2]。然而,OFDM作为一种多载波调制信号,在进行快速傅里叶逆变换(IFFT)的过程中可能会出现某些子载波同相叠加的情况,导致经过IFFT之后的信号出现较高的峰值平均功率比(PAPR)[3]。高PAPR信号在经过LED的非线性区域时,会引起非线性失真,导致系统性能严重下降,最终对OFDM技术在可见光通信中的应用产生不利影响[4]。
常见的PAPR抑制技术可分为信号预畸变类技术、概率类(加扰类)技术以及编码类技术[5]。其中,概率类技术因其不会导致误码性能的降低,引起学者们的广泛关注,主要有选择性映射(SLM)[6]、部分传输序列(PTS)[7]、音频保留(TR)[8]和音频注入(TI)[8]等技术。Zhang Hua等人[9]提出了将半定松弛方法应用于音频注入的峰均比降低方法中,该方法在考虑发光二极管非线性的情况下,使PAPR显著降低。Doblado等人[10]提出了在VLC的发射机上应用一种基于有源星座扩展方法的PAPR降低技术,最高降低7.1 dB。针对SLM方法需要传输边带信息的问题,Valluri等人[11]提出一种利用导频和信道估计相结合的方法来消除边带信息,实现了边带信息抵消的同时降低了PAPR。这些学者所提出的方法虽然可以有效地降低系统的PAPR,但是并未从根本上考虑系统计算复杂度的问题,而复杂度高也是概率类技术中存在的一个有待解决的问题。其中,传统的SLM(C-SLM)技术虽可以有效地降低系统的PAPR并且不引起误码率的增加,但是每组信号必须分别进行IFFT调制,这增加了系统的计算复杂度,且随着备选信号个数的增加,系统的计算复杂度也相应地增加[12]。
为此,本文提出一种分组SLM(G-SLM)的改进算法,并且针对C-SLM算法降低PAPR能力有限的问题,将G-SLM算法结合μ-law压扩变换技术,又提出μ-GSLM联合算法,进一步降低系统的PAPR。
4 结束语
针对C-SLM算法降低PAPR方案存在计算复杂度高的问题,提出一种G-SLM算法的改进方案,并且针对C-SLM算法降低PAPR能力有限的问题,又提出了将μ-law压缩扩展法与G-SLM算法相结合的μ-GSLM联合算法。仿真结果表明:相比于C-SLM算法,所提出的μ-GSLM联合算法能够有效地降低系统的PAPR,且经过计算分析,该算法的计算复杂度也得到了有效的改善,随着备选信号个数的增加,改善的程度更加明显。