CN102780661A - 多载波室内可见光通信信道均衡方法 - Google Patents

多载波室内可见光通信信道均衡方法 Download PDF

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张民
向阳
韩大海
于露
李青
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Abstract

本发明涉及无线通信技术领域，公开了一种多载波可见光通信室内信道均衡方法，包括以下步骤：S1、在数据符号的子载波位置插入导频；S2、进行信道估计得到导频处的信道响应，并利用所述导频处的信道响应得到所有子载波处的信道估计值；S3、对所述所有子载波处的信道估计值进行后处理。本发明可以更好降低室内可见光通信系统的误码率，并对不同调制阶数均有良好的改善效果。

Description

多载波室内可见光通信信道均衡方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种多载波室内可见光通信信道均衡方法。
背景技术
对于高速可见光通信，一般采用多载波的调制方式，如正交频分复用（OFDM）。H.Haas针对多载波可见光通信的可行性做了研究，并对适用于不同种类的多载波技术（DCO-OFDM）和（ACO-OFDM）进行了对比。但缺乏合适的信道均衡技术来进一步提高性能，例如改善多径效应对性能的影响。而传统的信道均衡技术如MMSE，由于不适用于可见光通信系统的简单化要求，因此实用性不高。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：改善室内可见光通信系统的信道均衡性能。
（二）技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种多载波室内可见光通信信道均衡方法，包括以下步骤：
S1、在数据符号的子载波位置插入导频；
S2、进行信道估计得到导频处的信道响应，并利用所述导频处的信道响应得到所有子载波处的信道估计值；
S3、对所述所有子载波处的信道估计值进行后处理。
优选地，步骤S3具体包括：
S31、对所述所有子载波处的信道估计值做IDFT变换得到时域的信道估计值；
S32、从IDFT变换后的结果中去除超出信道有效阶数L的部分；
S33、对步骤S32的处理结果进行DFT变换，得到频域的信道估计值。
优选地，步骤S2中，利用线性内插法得到所有子载波处的信道估计值。
优选地，步骤S1中所插入的导频数目Np由子载波数目Nfft以及导频间的距离Nps决定。
优选地，导频数目Np的计算方法为：Np=((Nfft-2)/2+1)/Nps。
优选地，所述数据符号是经QAM调制器调制后得到的OFDM符号。
优选地，步骤S2中，利用LS信道估计算法进行信道估计得到导频处的信道相应。
优选地，在步骤S3之后还包括对后处理后的信号进行信号补偿的步骤。
（三）有益效果
上述技术方案具有如下优点：本发明的方法可以有效改善室内可见光多载波通信系统的信道均衡性能，并能灵活适应多载波系统的不同调制阶数。在图2所示的通信系统中，当QAM调制器采用不同调制阶数时，接收端的一次DFT变换的后处理能去除多径信道有效阶数外的噪声，以提高信道均衡的精度，从而来改善室内可见光通信系统的信道均衡性能。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是使用了本发明的方法的可见光OFDM通信系统的整个通信过程框图；
图3是本发明的方法中插入导频示意图；
图4是本发明的方法中对信道估计值进行后处理的示意图；
图5是本发明与现有技术对比效果图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明针对室内可见光信道多径效应的影响，在采用IM(强度调制)的OFDM可见光通信系统基础上，提出一种适用于多载波可见光通信室内信道均衡的方法。该方法相比于传统的均衡方式，可以更好降低可见光OFDM通信系统的误码率，并能针对OFDM的不同调制阶数均有良好的改善效果。
如图1所示，本发明提供一种多载波室内可见光通信信道均衡方法，包括以下步骤：
S1、如图3所示，在经QAM调制器调制后得到的OFDM符号的子载波位置插入导频；所插入的导频数目Np由子载波数目Nfft以及导频间的距离Nps决定，导频数目Np的计算方法为：Np=((Nfft-2)/2+1)/Nps。
S2、利用LS信道估计算法进行信道估计得到导频处的信道响应：
Figure BDA00001894240000031
其中，Y(p)为接收到的导频信号，X(p)为发送的导频信号。然后根据所述导频处的信道响应利用线性内插法得到所有子载波处的信道估计值
Figure BDA00001894240000032
k＝0,1,2，...,Nfft-1；
传统的信道均衡方法在步骤S2得到
Figure BDA00001894240000033
后，直接利用该估计值对接收数据进行恢复，这样室内多径信道的噪声对均衡效果会有损害。
因此对于有效阶数为L的室内多径信道冲激响应，为了提高信道均衡的效果，本发明在接收信号进行信号补偿之前还对信道估计值
Figure BDA00001894240000034
进行DFT加窗后处理（如图4所示）：
S3、对所述所有子载波处的信道估计值进行后处理。在步骤S3之后还包括对后处理后的信号进行信号补偿的步骤。
步骤S3具体包括：
S31、对所述所有子载波处的信道估计值做IDFT变换得到时域的信道估计值；
S32、从IDFT变换后的结果中去除超出信道有效阶数L的部分；
S33、对步骤S32的处理结果进行DFT变换，得到频域的信道估计值。
图5中虚线显示了传统的信道均衡方法效果，实线显示了本发明的方法效果。可以看出，对于不同星座映射阶数，本发明都可以有效改善系统的误码性能；在信噪比相同的情况下，选择较大的QAM映射阶数时，本发明能够更好的降低系统的误码率。
由以上实施例可以看出，本发明的方法可以有效改善室内可见光多载波通信系统的信道均衡性能，并能灵活适应多载波系统的不同调制阶数。在图2所示的通信系统中，当QAM调制器采用不同调制阶数时，接收端的一次DFT变换的后处理能去除多径信道有效阶数外的噪声，以提高信道均衡的精度，从而来改善室内可见光通信系统的信道均衡性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种多载波室内可见光通信信道均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在数据符号的子载波位置插入导频；
S2、进行信道估计得到导频处的信道响应，并利用所述导频处的信道响应得到所有子载波处的信道估计值；
S3、对所述所有子载波处的信道估计值进行后处理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3具体包括：
S31、对所述所有子载波处的信道估计值做IDFT变换得到时域的信道估计值；
S32、从IDFT变换后的结果中去除超出信道有效阶数L的部分；
S33、对步骤S32的处理结果进行DFT变换，得到频域的信道估计值。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，利用线性内插法得到所有子载波处的信道估计值。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中所插入的导频数目Np由子载波数目Nfft以及导频间的距离Nps决定。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，导频数目Np的计算方法为：Np=((Nfft-2)/2+1)/Nps。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据符号是经QAM调制器调制后得到的OFDM符号。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，利用LS信道估计算法进行信道估计得到导频处的信道相应。
8.如权利要求1~7中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤S3之后还包括对后处理后的信号进行信号补偿的步骤。
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