Mimo dco-ofdm通信方法、信號接收裝置及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及無線光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種MIM0DC0-0FDM(Multiple-Input Multiple-OutputDirect-Current-BiasedOpticalOrthogonalFrequencyDivision Multiplexing,多輸入多輸出直流偏置光正交頻分復用）通信方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，無線光通信技術(shù)已成為通信學術(shù)界和工業(yè)界關(guān)注的一大研究熱點。該技 術(shù)能夠同時實現(xiàn)照明與無線通信功能，具有傳輸數(shù)據(jù)率高，保密性強，無需頻譜認證，無電 磁干擾等優(yōu)點，是未來無線通信系統(tǒng)中極具潛力的一項關(guān)鍵技術(shù)。
[0003] 多輸入多輸出（MIM0)和正交頻分復用（OFDM)技術(shù)是現(xiàn)代無線射頻通信系統(tǒng)中的 兩項核屯、傳輸技術(shù)。其中，MIM0技術(shù)在發(fā)射端和接收端配置多根天線，充分利用多維信道 帶來的空間自由度，在無需增加帶寬和發(fā)射功率的前提下獲得優(yōu)于單入單出（SIS0)系統(tǒng) 的信道容量；OFDM技術(shù)則將頻域信道分成若干存在部分重疊的正交子信道，W并行方式在 子信道上傳輸?shù)退贁?shù)據(jù)流，顯著提高系統(tǒng)頻譜利用率且有效抑制碼間干擾。最近，研究者提 出將MIM0和OFDM技術(shù)推廣到無線光通信系統(tǒng)中，W提升系統(tǒng)信息傳輸速率。
[0004] 與無線射頻MIM0系統(tǒng)不同，光MIM0信道矩陣的每個元素僅表示信道增益，該一特 性往往會導致信道矩陣缺秩，不利于多數(shù)據(jù)流傳輸。一種有效解決該問題的方案是在接收 端放置一個成像透鏡，W提高MIM0等效信道矩陣的秩。
[0005] 無線光通信系統(tǒng)通常采用強度調(diào)制，而該調(diào)制方式要求基帶發(fā)送信號恒為正。為 滿足該要求，研究者們改進了無線射頻通信中的OFDM技術(shù)，提出直流偏置光正交頻分復用 值C0-0FDM)和非對稱限幅光正交頻分復用（AC0-0FDM)等方案，其中，DC0-0FDM由于具有較 高的頻譜利用率，因而受到了廣泛關(guān)注。
[0006] DC0-0抑M技術(shù)采用下削波W保證信號的恒正性，與此同時還往往會利用上削波 降低(FDM信號的峰均比。然而，削波操作勢必會引起發(fā)射信號失真，進而導致系統(tǒng)整體 性能損失。鑒于此，需要在設(shè)計接收機時充分考慮發(fā)送端削波操作的影響，W提高MIM0 DC0-0抑M系統(tǒng)的傳輸可靠性。然而，現(xiàn)有MIM0DC〇-(FDM通信技術(shù)在接收端檢測過程中忽 略發(fā)射端削波噪聲，通過在發(fā)射端采用更大的直流偏置、使用線性范圍更廣的放大器W及 功率更大的光源來提高上下削波界限W減少削波噪聲，使其影響可W忽略不計，但該是W 降低功率利用率和提高系統(tǒng)成本為代價的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種MIM0DCO-CFDM通 信方法及裝置，在接收端利用白化濾波的方式消除削波噪聲所產(chǎn)生的不良影響，提高通信 效果，同時可大幅降低對發(fā)送端的硬件要求。
[0008] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案具體如下：
[0009] 一種MIM0DC〇-(FDM通信方法，在發(fā)送端對所發(fā)送信號進行了削波操作；在接收 端，首先根據(jù)發(fā)射端削波操作的線性化模型w及削波噪聲的統(tǒng)計特性建立白化濾波器，并 利用所述白化濾波器對各子載波上的接收信號W及估計得到的等效無線光MIMO信道矩陣 分別進行濾波；然后再利用濾波后的等效無線光MIMO信道矩陣對濾波后的接收信號進行 復原。
[0010] 優(yōu)選地，所述白化濾波器的濾波矩陣W具體如下：
[0011]
【主權(quán)項】
1. 一種MMO DCO-OFDM通信方法，在發(fā)送端對所發(fā)送信號進行了削波操作；其特征在 于，在接收端，首先根據(jù)發(fā)射端削波操作的線性化模型以及削波噪聲的統(tǒng)計特性建立白化 濾波器，并利用所述白化濾波器對各子載波上的接收信號以及估計得到的等效無線光MMO 信道矩陣分別進行濾波；然后再利用濾波后的等效無線光MMO信道矩陣對濾波后的接收 信號進行復原。
2. 如權(quán)利要求1所述通信方法，其特征在于，所述白化濾波器的濾波矩陣W具體如下：
其中，H。為估計得到的等效光MMO信道矩陣；上標H表示共軛對稱運算；<，i = 1，2, ...，Nk表示第i個接收鏈路所含噪聲的方差，NkS接收端光電檢測器的個數(shù)；K為削波 操作引起的信號衰減系數(shù)，其表達式為：
式中，
π為圓周率；e表示自然 常數(shù)；erfcO為余補誤差函數(shù)；μ、γ分別為歸一化下、上削波界限
amin、a_分別為所述削波操作的下削波界限、上削波界限，
表示削波 前信號的標準差，M為正交振幅調(diào)制階數(shù)，N為OFDM子載波數(shù)。
3. -種MMO DCO-OFDM信號接收裝置，其特征在于，所述信號接收裝置包括濾波器構(gòu) 建單元、濾波單元、信號復原單元，濾波器構(gòu)建單元用于根據(jù)發(fā)射端削波操作的線性化模型 以及削波噪聲的統(tǒng)計特性建立白化濾波器，濾波單元用于利用所建立的白化濾波器對各子 載波上的接收信號以及估計得到的等效無線光MMO信道矩陣分別進行濾波，信號復原單 元用于利用濾波后的等效無線光ΜΙΜΟ信道矩陣對濾波后的接收信號進行復原。
4. 如權(quán)利要求3所述信號接收裝置，其特征在于，所述白化濾波器的濾波矩陣W具體如 下：
其中，0。為估計得到的等效光MMO信道矩陣；上標H表示共軛對稱運算；i = 1，2, ...，Nk表示第i個接收鏈路所含噪聲的方差，NkS接收端光電檢測器的個數(shù)；K為削波 操作引起的信號衰減系數(shù)，其表達式為：
式中
π為圓周率；e表示自然
常數(shù)；erfcO為余補誤差函數(shù)；μ、γ分別為歸一化下、上削波界限： amin、a_分別為所述削波操作的下削波界限、上削波界限，
表示削波 前信號的標準差，M為正交振幅調(diào)制階數(shù)，N為OFDM子載波數(shù)。
5. -種MIMO DCO-OFDM通信系統(tǒng)，包括發(fā)送端和接收端，其特征在于，所述發(fā)送端包括 用于對所發(fā)送信號進行削波操作的削波單元；所述接收端包括如權(quán)利要求3或4所述信號 接收裝置。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種MIMO DCO-OFDM（Multiple-Input Multiple-Output Direct-Current-Biased Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing，多輸入多輸出直流偏置光正交頻分復用）通信方法。該方法針對發(fā)送端削波操作所產(chǎn)生的削波噪聲，在接收端，首先根據(jù)發(fā)射端削波操作的線性化模型以及削波噪聲的統(tǒng)計特性建立白化濾波器，并利用所述白化濾波器對各子載波上的接收信號以及估計得到的等效無線光MIMO信道矩陣分別進行濾波；然后再利用濾波后的等效無線光MIMO信道矩陣對濾波后的接收信號進行復原。本發(fā)明還公開了一種MIMO DCO-OFDM信號接收裝置及一種MIMO DCO-OFDM通信系統(tǒng)。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明可獲得顯著的誤碼率性能增益，且易于工程實現(xiàn)。
【IPC分類】H04L27-26, H04L25-03
【公開號】CN104753849
【申請?zhí)枴緾N201510190595
【發(fā)明人】沈弘, 鄧榆欽, 趙春明
【申請人】東南大學
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年4月21日