本文提出了一种基于哈特莱变换（DHT）的低空无人机（UAV）可见光高效传输系统，旨在解决低空无人机系统中高速数据传输时射频频谱资源受限的问题。

1. 研究背景：

o 问题：低空无人机（UAV）作为小型低空飞行终端，具有视距通信、高速移动、灵活高效组网、低成本部署等优势，能够有效提升地基通信网络的服务质量。然而，随着联网设备数量的急剧增长，传统射频（RF）通信频谱资源日益紧张，亟需开发更高频段的空白频谱。

o 难点：可见光通信（VLC）技术具备免授权带宽大、不产生电磁干扰、光信号对人眼安全、低功耗、长寿命等优势，但其频谱利用率和传输效率仍需提升。传统的光正交频分复用（O-OFDM）系统基于离散傅里叶变换（DFT），需通过载波的厄米特对称构造实值信号，导致频谱利用率下降，限制了系统传输性能的进一步提升。

o 相关工作：现有工作主要集中在通过改进O-OFDM系统来提高频谱效率和传输性能，但这些方法仍然依赖于DFT，存在厄米特对称约束，限制了系统的进一步优化。

2. 研究方法：

o 提出了一种基于哈特莱变换（DHT）的低空UAV可见光高效传输系统（DHT-OFDM系统），通过DHT实现实数域调制，无需传统DFT系统中的厄米特对称约束，从而提高了频谱利用率。

o 设计了相应的系统结构与频域均衡方案，并推导了光域能量效率与有效频谱效率的理论表达式。DHT-OFDM系统在发射端与接收端分别采用逆DHT（IDHT）与DHT取代DFT-OFDM系统中的IDFT和DFT，以完成信号的复用与解复用。DHT具有自反性，其正变换与逆变换在形式上一致，因此系统可使用相同的硬件结构实现复用与解复用功能。

3. 实验设计与结果：

o 构建了低空UAV可见光信道模型和DHT-OFDM的系统模型。在系统BER与ESE的仿真中，每一个OFDM模块的子载波数目设为1024，仿真中发射端总共发送2×10^5个OFDM符号。

o 仿真结果表明，与采用复数调制的传统光正交频分复用系统相比，所提系统在保持相同误码率和有效频谱效率性能的同时，可实现更高的频谱效率与传输速率。具体来说，在低空UAV可见光多径信道中，DHT-ACO-OFDM系统与ACO-OFDM系统具有相同的BER性能，且DHT-ACO-OFDM系统无需厄米特对称，独立符号数的增倍使得其具有与ACO-OFDM相同的最大频谱利用率。当直流偏置分别为13dB和7dB时，DHT-DCO-OFDM系统与DCO-OFDM系统具有相近的ESE性能，且DHT-DCO-OFDM系统在较低信噪比下即可达到最大ESE。

4. 总体结论：

o 通过消除厄米特对称约束，DHT-OFDM系统有效提升了系统频谱效率，并且在BER与ESE方面与传统O-OFDM系统性能相当。未来的研究可以进一步将DHT-OFDM系统与颜色键控等实数调制方案级联使用，以增强系统传输能力。

本文的研究为低空UAV系统的可见光通信提供了一种高效的解决方案，具有重要的理论和实际应用价值。