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光通信研究 2024年第4期 26-32页

作者：贾科军南钰桐杨博然魏少博兰州理工大学计算机与通信学院兰州730050 西南交通大学信息科学与技术学院成都610031 国网陕西省电力有限公司信息通信公司西安710000

【目的】符号分解技术是降低峰值平均功率比(PAPR)方法中的一种,其将光正交频分复用(O-OFDM)符号分解为PAPR较小的多个分解符号,以抑制发光二极管(LED)的非线性效应。但当O-OFDM的PAPR较大时产生的分解符号较多,降低了信息速率和误码率(... 详细信息

【目的】符号分解技术是降低峰值平均功率比(PAPR)方法中的一种,其将光正交频分复用(O-OFDM)符号分解为PAPR较小的多个分解符号,以抑制发光二极管(LED)的非线性效应。但当O-OFDM的PAPR较大时产生的分解符号较多,降低了信息速率和误码率(BER)性能。【方法】文章提出了一种预编码O-OFDM自适应符号分解串行传输(PCO-OFDM-ASDST)方案,采用预编码降低O-OFDM符号的PAPR,从而减小了自适应符号分解的平均符号分解次数。在多径信道下推导了理论信噪比(SNR)表达式,并采用蒙特卡洛仿真分析了PAPR、BER和信息速率性能。【结果】结果表明,在非对称限幅光正交频分复用(ACO-OFDM)系统4阶正交幅度调制(QAM)下,PCO-OFDM-ASDST在BER为10-4的情况下,其符号功率比自适应符号分解串行传输(ASDST)低7 dB;64QAM下,当符号功率为20 dBm时,可以提高10 Mbit/s的信息速率。【结论】PCO-OFDM-ASDST比ASDST系统具有更优的BER和信息传输速率等性能。

关键词：可见光通信光正交频分复用预编码峰值平均功率比符号分解

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可见光通信预编码O-OFDM峰均比抑制技术研究

可见光通信预编码O-OFDM峰均比抑制技术研究

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作者：南钰桐兰州理工大学

学位级别：硕士

随着无线通信技术的迅猛发展和人们对高速、可靠、安全的通信需求的不断增加,可见光通信(VLC)技术逐渐成为备受关注的领域。与传统的无线射频通信(RF)相比,VLC利用发光二极管(LED)发射的可见光作为载体,具有高带宽、低能耗、抗电磁干扰... 详细信息

随着无线通信技术的迅猛发展和人们对高速、可靠、安全的通信需求的不断增加,可见光通信(VLC)技术逐渐成为备受关注的领域。与传统的无线射频通信(RF)相比,VLC利用发光二极管(LED)发射的可见光作为载体,具有高带宽、低能耗、抗电磁干扰等优势。光正交频分复用(O-OFDM)技术具有较高的频谱利用率且成本较低,被广泛用于VLC系统。基于O-OFDM调制的可见光通信存在较高的峰值平均功率比(PAPR),容易受到LED非线性特性的影响,导致系统性能恶化。因此,如何有效地抑制PAPR成为可见光通信技术中的一个重要研究方向。限幅和压扩等信号失真类PAPR抑制技术,能够有效地抑制O-OFDM系统的PAPR,但是会导致信号失真影响系统性能。在本文中,一方面,针对传统符号分解(ASDST)方法的不足,提出了一种预编码O-OFDM自适应符号分解串行传输(PCO-OFDM-ASDST)系统。另一方面,针对传统线性压扩(ALC)对VLC系统误码率(BER)性能的恶化,本文还提出了一种预编码O-OFDM自适应线性压扩(PCO-OFDM-ALC)系统,具体研究内容如下:1.构建预编码O-OFDM自适应符号分解串行传输系统。对调制信号预先进行编码,通过降低信号之间的非周期自相关性,初步调节PAPR性能。然后利用自适应符号分解技术将O-OFDM符号分解为多个子分解符号,以保持各分解符号处于LED线性工作区间内,达到抑制LED非线性效应的目的。推导了多径信道下系统理论信噪比(SNR)表达式,并通过蒙特卡罗仿真分析平均的PAPR、BER、符号分解次数、光功率性能。结果表明,相较于ASDST系统,在ACO-OFDM系统4QAM调制、BER为10的情况下,PCO-OFDM-ASDST系统符号方差比ASDST低7d Bm;64QAM下,当符号方差为20d Bm时,可以提高10Mbit·s的信息速率。PCO-OFDM-ASDST比ASDST系统具有更低的峰均比,并且降低了限幅噪声和符号分解次数从而获得了更优的BER性能以及更高的信息速率。2.构建预编码O-OFDM自适应线性压扩系统。传统的线性压扩变换可以降低O-OFDM信号的峰均比,但这带来了信号失真问题。为了进一步抑制O-OFDM信号峰均比,并且改善线性压扩带来的信号失真,本文引入了预编码技术,通过降低信号自相关性来抑制信号的峰值。采用自适应线性压扩技术将O-OFDM符号预先判断分组处理,只对大信号采用压缩方式进行振幅降低,另一组符号不作处理,然后将这两组符号串行依次经过单个LED传输。在接收端进行相应的解压缩和符号合并,以恢复原始信号。通过蒙特卡罗仿真分析符号压缩、PAPR、BER性能,结果表明,相较于ALC系统,PCO-OFDM-ALC系统的信号峰值降低了大约0.6V。对于DCO-OFDM系统,当压扩系数为0.7、CCDF为0.4时,PCO-OFDM-ALC系统相比ALC系统提升了1.6d B峰均比优化。当压扩系数为0.3时,PCO-OFDM-ALC系统的BER下降为1.1×10,相比ALC系统降低约两个数量级。

关键词：可见光通信光正交频分复用峰均功率比预编码符号分解压扩变换

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