一種信號處理方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供一種信號處理方法及裝置，其中一種信號處理方法包括：對一路串行的隨機二進制信號進行串并轉換，得到多路子載波信號；對每路子載波信號進行調制映射，得到每路子載波信號對應的復信號；對復信號進行分組，并對分組后每組復信號分別進行快速傅里葉變換；將每路子載波信號對應的所有第一頻域信號進行重新配置；采用PTS算法對重新配置得到的每路第二頻域信號進行處理，得到雙極性OFDM時域實信號；對雙極性OFDM時域實信號添加一個直流偏置處理，得到非負的單極性OFDM時域實信號。而在VLC系統(tǒng)中的信號形式必須是單極性實信號，因此基于本發(fā)明實施例提供的信號處理方法適用于基于OFDM技術的VLC系統(tǒng)。
【專利說明】一種信號處理方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及可見光通信【技術領域】，特別涉及一種信號處理方法及裝置。
【背景技術】
[0002]基于正交頻分復用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing,OFDM)技術的射頻(Radio Frequency,RF)通信系統(tǒng)中傳輸?shù)腛FDM信號由多個獨立的經過調制的子載波信號相互疊加而成，如果OFDM信號由具有相同相位的子載波信號相互疊加而成，則OFDM信號可能產生比較大的峰值功率(Peak Power, P.P)，從而為OFDM信號帶來較大的峰值平均功率比(Peak-to-Average-Power Ratio, PAPR),簡稱峰均比(PAPR)。
[0003]目前用于降低OFDM信號的PAPR的方法主要分為三類:信號預畸變技術，編碼類技術和信號擾碼技術。其中信號預畸變技術中的一種典型技術是限幅類技術，該限幅類技術通過對OFDM信號的峰值進行非線性處理來降低PAPR。編碼類技術則是利用編碼技術將OFDM信號中傳輸?shù)脑紨?shù)據映射到一個具有較好PAPR特性的傳輸碼集上，以避開會出現(xiàn)較大信號峰值的碼字來降低PAPR。信號擾碼技術中的典型技術是部分傳輸序列(PartialTransmit Sequences, PTS)算法，PTS算法降低OFDM信號的PAPR的方法如下:將頻域信號分塊得到子塊信號，然后將每個子塊信號與某一合適的加權系數(shù)相乘，以此達到降低OFDM信號PAPR的目的。
[0004]但是上述用于降低PAPR的方法是應用于基于OFDM技術的RF通信系統(tǒng)中，因此急需一種基于OFDM技術的可見光通信(VLC, Visible Light Communication)系統(tǒng)中的信號處理方法，來降低可見光OFDM信號的PAPR。

【發(fā)明內容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種信號處理方法及裝置，以適用于基于OFDM技術的VLC系統(tǒng)，實現(xiàn)降低可見光OFDM信號的PAPR的目的。技術方案如下:
[0006]本發(fā)明實施例提供一種信號處理方法，應用于基于正交頻分復用OFDM技術的可見光通信VLC系統(tǒng)中，所述方法包括:
[0007]對一路串行的隨機二進制信號進行串并轉換，得到多路子載波信號，所有子載波信號包含的數(shù)據構成所述隨機二進制信號；
[0008]對每路所述子載波信號進行調制映射，得到每路所述子載波信號對應的復信號；
[0009]對所述復信號進行分組，并對分組后每組所述復信號分別進行快速傅里葉變換；
[0010]將每路所述子載波信號對應的所有第一頻域信號進行重新配置，其中所述第一頻域信號為每組復信號進行快速傅里葉變換得到的信號；
[0011]采用部分傳輸序列PTS算法對重新配置得到的每路第二頻域信號進行處理，得到雙極性OFDM時域實信號；
[0012]對所述雙極性OFDM時域實信號添加一個直流偏置處理，得到非負的單極性OFDM時域實信號，其中所述非負的單極性OFDM時域實信號是指在變化過程中取值大于零點的信號。
[0013]優(yōu)選地，采用PTS算法對重新配置得到的每路第二頻域信號進行處理，得到雙極性OFDM時域實信號，包括:
[0014]分別對每路所述第二頻域信號進行分割，得到每路所述第二頻域信號的多個子塊信號，其中每個所述子塊信號包括的數(shù)據符號數(shù)量相同，且每個子塊信號的數(shù)據長度與所述第二頻域信號的長度相同，所述數(shù)據符號在每個所述子塊信號中的位置與數(shù)據符號在所述第二頻域信號中的位置相同，每個所述子塊信號中未被所述數(shù)據符號占用的位置均被設置為O ;
[0015]對每個所述子塊信號進行擾碼處理，并對擾碼處理后得到的每個子塊信號進行共軛對稱處理；
[0016]對共軛對稱處理后的每個子塊信號進行處理，得到雙極性OFDM時域實信號。
[0017]優(yōu)選地，對共軛對稱處理后的每個子塊信號進行處理，得到雙極性OFDM時域實信號，包括:
[0018]對共軛對稱處理后的每個子塊信號進行快速傅里葉逆變換，得到多路時域OFDM信號，并對多路時域OFDM信號進行相加，得到雙極性OFDM時域實信號；
[0019]或者對共軛對稱處理后的每個子塊信號進行處理，得到雙極性OFDM時域實信號，包括:對共軛對稱處理后的每個子塊信號進行相加，并對相加后得到的信號進行快速傅里葉逆變換，得到雙極性OFDM時域實信號。
[0020]優(yōu)選地，對每個所述子塊信號進行擾碼處理，包括:
[0021]將每個所述子塊信號與預先為所述子塊信號分配的加權系數(shù)相乘，以實現(xiàn)擾碼處理，其中所述預先為所述子塊信號分配的加權系數(shù)之間滿足共軛對稱的關系。
[0022]優(yōu)選地，將每路所述子載波信號對應的所有第一頻域信號進行重新配置，包括:以每組第一頻域信號為單位，按照每組第一頻域信號在所有第一頻域信號中的先后順序，依次排序每組第一頻域信號；
[0023]或者將每路所述子載波信號對應的所有第一頻域信號進行重新配置，包括:以每組第一頻域信號為單位，按照每組第一頻域信號在所有第一頻域信號中的先后順序，依次從每組第一頻域信號組中抽取一個數(shù)據符號進行排序直至每組第一頻域信號中的所有數(shù)據符號都被抽取完畢。
[0024]本發(fā)明實施例還提供一種信號處理裝置，應用于基于正交頻分復用OFDM技術的可見光通信VLC系統(tǒng)中，所述裝置包括:
[0025]串并轉換單元，用于對一路串行的隨機二進制信號進行串并轉換，得到多路子載波信號，所有子載波信號包含的數(shù)據構成所述隨機二進制信號；
[0026]調制映射單元，用于對每路所述子載波信號進行調制映射，得到每路所述子載波信號對應的復信號；
[0027]變換單元，用于對所述復信號進行分組，并對分組后每組中的所述復信號分別進行快速傅里葉變換；
[0028]重配置單元，用于將每路所述子載波信號對應的所有第一頻域信號進行重新配置，其中所述第一頻域信號為每組復信號進行快速傅里葉變換得到的信號；
[0029]第一處理單元，用于采用部分傳輸序列PTS算法對重新配置得到的每路第二頻域信號進行處理，得到雙極性OFDM時域實信號；
[0030]第二處理單元，用于對所述雙極性OFDM時域實信號添加一個直流偏置處理，得到非負的單極性OFDM時域實信號，其中所述非負的單極性OFDM時域實信號是指在變化過程中取值大于零點的信號。
[0031]優(yōu)選地，所述第一處理單元包括:
[0032]分割子單元，用于分別對所述第二頻域信號進行分割，得到每路所述第二頻域信號的多個子塊信號，其中每路所述子塊信號包括的數(shù)據符號數(shù)量相同，且每個子塊信號的數(shù)據長度與所述第二頻域信號的長度相同，所述數(shù)據符號在每個所述子塊信號中的位置與數(shù)據符號在所述第二頻域信號中的位置相同，每個所述子塊信號中未被所述數(shù)據符號占用的位置均被設置為O ;
[0033]擾碼處理子單元，用于對每個所述子塊信號進行擾碼處理；
[0034]對稱處理子單元，用于對擾碼處理后得到的每個子塊信號進行共軛對稱處理；
[0035]信號處理子單元，用于對共軛對稱處理后的每個子塊信號進行處理，得到雙極性OFDM時域實信號。
[0036]優(yōu)選地，所述信號處理子單元對共軛對稱處理后的每個子塊信號進行處理，得到雙極性OFDM時域實信號，包括:
[0037]對共軛對稱處理后的每個子塊信號進行快速傅里葉逆變換，得到多路時域OFDM信號，并對多路時域OFDM信號進行相加，得到雙極性OFDM時域實信號；
[0038]或者對共軛對稱處理后的每個子塊信號進行處理，得到雙極性OFDM時域實信號，包括:對共軛對稱處理后的每個子塊信號進行相加，并對相加后得到的信號進行快速傅里葉逆變換，得到雙極性OFDM時域實信號。
[0039]優(yōu)選地，所述擾碼處理子單元對每個所述子塊信號進行擾碼處理，包括:
[0040]將每個所述子塊信號與預先為所述子塊信號分配的加權系數(shù)相乘，以實現(xiàn)擾碼處理，其中所述預先為所述子塊信號分配的加權系數(shù)之間滿足共軛對稱的關系。
[0041]優(yōu)選地，所述重配置單元將每路所述子載波信號對應的所有第一頻域信號進行重新配置，包括:以每組第一頻域信號為單位，按照每組第一頻域信號在所有第一頻域信號中的先后順序，依次排序每組第一頻域信號；
[0042]或者將每路所述子載波信號對應的所有第一頻域信號進行重新配置，包括:以每組第一頻域信號為單位，按照每組第一頻域信號在所有第一頻域信號中的先后順序，依次從每組第一頻域信號組中抽取一個數(shù)據符號進行排序直至每組第一頻域信號中的所有數(shù)據符號都被抽取完畢。
[0043]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明包括以下優(yōu)點:
[0044]應用本發(fā)明實施例提供的信號處理方法，首先對一路串行的隨機二進制信號進行串并轉換，得到多路子載波信號；其次對每路所述子載波信號進行調制映射，得到每路所述子載波信號對應的復信號，對所述復信號進行分組，并對每組的所述復信號分別進行快速傅里葉變換；將每路子載波信號對應的所有第一頻域信號進行重新配置；采用PTS算法對重新配置得到的每路第二頻域信號進行處理，得到雙極性OFDM時域實信號；對所述雙極性OFDM時域實信號進行添加一個直流偏置處理，得到非負的單極性OFDM時域實信號輸出，而在VLC系統(tǒng)中的信號形式必須是單極性實信號，因此基于本發(fā)明實施例提供的信號處理方法適用于基于OFDM技術的VLC系統(tǒng)。
[0045]并且在VLC系統(tǒng)中，單極性OFDM時域實信號的PAPR與子載波信號的自相關性有關，且自相關性越低，單極性OFDM時域實信號出現(xiàn)高的PAPR的概率也越小，本發(fā)明實施例提供的信號處理方法通過快速傅里葉變換以降低子載波信號的自相關性，從而降低單極性OFDM時域實信號的PAPR。由于PTS算法能夠有效降低OFDM實信號的PAPR，所以本發(fā)明實施例將快速傅里葉變換展開和PTS算法相結合可以進一步降低單極性OFDM時域實信號的PAPR。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0046]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。[0047]圖1是本發(fā)明實施例提供的信號處理方法的一種流程圖；
[0048]圖2是本發(fā)明實施例提供的一種調制映射的示意圖；
[0049]圖3是本發(fā)明實施例提供的集中分配的示意圖；
[0050]圖4是本發(fā)明實施例提供的插值分配的示意圖；
[0051]圖5是圖1所示信號處理方法中步驟105的流程圖；
[0052]圖6是本發(fā)明實施例提供的相鄰分割的示意圖；
[0053]圖7是本發(fā)明實施例提供的PTS算法的一種原理框圖；
[0054]圖8是本發(fā)明實施例提供的PTS算法的另一種原理框圖；
[0055]圖9是本發(fā)明實施例提供的一種仿真結果的示意圖；
[0056]圖10是本發(fā)明實施例提供的信號處理裝置的結構示意圖；
[0057]圖11是圖10所示信號處理裝置中第一處理單元的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0058]現(xiàn)有基于OFDM技術的RF通信系統(tǒng)(簡稱RF-OFDM系統(tǒng))和基于OFDM技術的VLC系統(tǒng)(簡稱VLC-OFDM系統(tǒng))具有如表1所示區(qū)別:
[0059]表1 RF-OFDM系統(tǒng)與VLC-OFDM系統(tǒng)的比較
[0060]
【權利要求】
1.一種信號處理方法，應用于基于正交頻分復用OFDM技術的可見光通信VLC系統(tǒng)中，其特征在于，所述方法包括: 對一路串行的隨機二進制信號進行串并轉換，得到多路子載波信號，所有子載波信號包含的數(shù)據構成所述隨機二進制信號； 對每路所述子載波信號進行調制映射，得到每路所述子載波信號對應的復信號； 對所述復信號進行分組，并對分組后每組所述復信號分別進行快速傅里葉變換； 將每路所述子載波信號對應的所有第一頻域信號進行重新配置，其中所述第一頻域信號為每組復信號進行快速傅里葉變換得到的信號； 采用部分傳輸序列PTS算法對重新配置得到的每路第二頻域信號進行處理，得到雙極性OFDM時域實信號； 對所述雙極性OFDM時域實信號添加一個直流偏置處理，得到非負的單極性OFDM時域實信號，其中所述非負的單極性OFDM時域實信號是指在變化過程中取值大于零點的信號。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，采用PTS算法對重新配置得到的每路第二頻域信號進行處理，得 到雙極性OFDM時域實信號，包括: 分別對每路所述第二頻域信號進行分割，得到每路所述第二頻域信號的多個子塊信號，其中每個所述子塊信號包括的數(shù)據符號數(shù)量相同，且每個子塊信號的數(shù)據長度與所述第二頻域信號的長度相同，所述數(shù)據符號在每個所述子塊信號中的位置與數(shù)據符號在所述第二頻域信號中的位置相同，每個所述子塊信號中未被所述數(shù)據符號占用的位置均被設置為O ; 對每個所述子塊信號進行擾碼處理，并對擾碼處理后得到的每個子塊信號進行共軛對稱處理； 對共軛對稱處理后的每個子塊信號進行處理，得到雙極性OFDM時域實信號。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，對共軛對稱處理后的每個子塊信號進行處理，得到雙極性OFDM時域實信號，包括: 對共軛對稱處理后的每個子塊信號進行快速傅里葉逆變換，得到多路時域OFDM信號，并對多路時域OFDM信號進行相加，得到雙極性OFDM時域實信號； 或者 對共軛對稱處理后的每個子塊信號進行處理，得到雙極性OFDM時域實信號，包括:對共軛對稱處理后的每個子塊信號進行相加，并對相加后得到的信號進行快速傅里葉逆變換，得到雙極性OFDM時域實信號。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，對每個所述子塊信號進行擾碼處理，包括: 將每個所述子塊信號與預先為所述子塊信號分配的加權系數(shù)相乘，以實現(xiàn)擾碼處理，其中所述預先為所述子塊信號分配的加權系數(shù)之間滿足共軛對稱的關系。
5.根據權利要求1至4任意一項所述的方法，其特征在于，將每路所述子載波信號對應的所有第一頻域信號進行重新配置，包括:以每組第一頻域信號為單位，按照每組第一頻域信號在所有第一頻域信號中的先后順序，依次排序每組第一頻域信號； 或者 將每路所述子載波信號對應的所有第一頻域信號進行重新配置，包括:以每組第一頻域信號為單位，按照每組第一頻域信號在所有第一頻域信號中的先后順序，依次從每組第一頻域信號組中抽取一個數(shù)據符號進行排序直至每組第一頻域信號中的所有數(shù)據符號都被抽取完畢。
6.一種信號處理裝置，應用于基于正交頻分復用OFDM技術的可見光通信VLC系統(tǒng)中，其特征在于，所述裝置包括: 串并轉換單元，用于對一路串行的隨機二進制信號進行串并轉換，得到多路子載波信號，所有子載波信號包含的數(shù)據構成所述隨機二進制信號； 調制映射單元，用于對每路所述子載波信號進行調制映射，得到每路所述子載波信號對應的復信號； 變換單元，用于對所述復信號進行分組，并對分組后每組中的所述復信號分別進行快速傅里葉變換； 重配置單元，用于將每路所述子載波信號對應的所有第一頻域信號進行重新配置，其中所述第一頻域信號為每組復信號進行快速傅里葉變換得到的信號； 第一處理單元，用于采用部分傳輸序列PTS算法對重新配置得到的每路第二頻域信號進行處理，得到雙極性OFDM時域實信號； 第二處理單元，用于對所述雙極性OFDM時域實信號添加一個直流偏置處理，得到非負的單極性OFDM時域實信號，其中所述非負的單極性OFDM時域實信號是指在變化過程中取值大于零點的信號。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述第一處理單元包括: 分割子單元，用于分別對所述第二頻域信號進行分割，得到每路所述第二頻域信號的多個子塊信號，其中每路所述子塊信號包括的數(shù)據符號數(shù)量相同，且每個子塊信號的數(shù)據長度與所述第二頻域信號的長度相同，所述數(shù)據符號在每個所述子塊信號中的位置與數(shù)據符號在所述第二頻域信號中的位置相同，每個所述子塊信號中未被所述數(shù)據符號占用的位置均被設置為O ; 擾碼處理子單元，用于對每個所述子塊信號進行擾碼處理； 對稱處理子單元，用于對擾碼處理后得到的每個子塊信號進行共軛對稱處理； 信號處理子單元，用于對共軛對稱處理后的每個子塊信號進行處理，得到雙極性OFDM時域實信號。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述信號處理子單元對共軛對稱處理后的每個子塊信號進行處理，得到雙極性OFDM時域實信號，包括: 對共軛對稱處理后的每個子塊信號進行快速傅里葉逆變換，得到多路時域OFDM信號，并對多路時域OFDM信號進行相加，得到雙極性OFDM時域實信號； 或者 對共軛對稱處理后的每個子塊信號進行處理，得到雙極性OFDM時域實信號，包括:對共軛對稱處理后的每個子塊信號進行相加，并對相加后得到的信號進行快速傅里葉逆變換，得到雙極性OFDM時域實信號。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述擾碼處理子單元對每個所述子塊信號進行擾碼處理，包括: 將每個所述子塊信號與預先為所述子塊信號分配的加權系數(shù)相乘，以實現(xiàn)擾碼處理，其中所述預先為所述子塊信號分配的加權系數(shù)之間滿足共軛對稱的關系。
10.根據權利要求6至9任意一項所述的裝置，其特征在于，所述重配置單元將每路所述子載波信號對應的所有第一頻域信號進行重新配置，包括:以每組第一頻域信號為單位，按照每組第一頻域信號在所有第一頻域信號中的先后順序，依次排序每組第一頻域信號；或者 將每路所述子載波信號對應的所有第一頻域信號進行重新配置，包括:以每組第一頻域信號為單位，按照每組第一頻域信號在所有第一頻域信號中的先后順序，依次從每組第一頻域信號組中抽取一個數(shù)據符號進行排序直至每組第一頻域信號中的所有數(shù)據符號都被抽取完畢。
【文檔編號】H04B10/116GK103986685SQ201410244642
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年6月3日 優(yōu)先權日:2014年6月3日
【發(fā)明者】劉洛琨, 曾福來, 鄔江興, 于宏毅, 張效義, 張劍, 朱義君, 汪濤, 沈芮 申請人:中國人民解放軍信息工程大學