CN104753848A - 一种用于光通信dco-ofdm系统低复杂度峰均比抑制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于光通信DCO-OFDM系统低复杂度峰均比抑制方法，首先通过对输入数字调制符号进行DFT预编码变换以减小符号之间的相关性，然后对预编码后的数据序列进行子块分割及共轭对称，最后为每个子块选择一个次优的相位旋转因子以达到降低峰均比的目的。由于先进行IFFT变换再进行次优迭代循环相位因子选择，因此可以在抑制峰均比的同时降低系统实施复杂度。

Description

一种用于光通信DCO-OFDM系统低复杂度峰均比抑制方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种用于光通信DCO-OFDM系统峰均比抑制方法。

背景技术

光通信直流偏置正交频分复用（Direct Current-biased Optical-Orthogonal Frequency Division Multiplexing, DCO-OFDM）系统由于采用多载波调制方式，当输入信号在快速逆傅里叶变换（ Inverse Fast Fourier Transform，IFFT）后以相同的相位进行叠加时，会产生较高的峰值功率，从而导致传输信号峰均比过高。为了使得过高峰均比的传输信号在经过功率放大器时不产生失真，须要求放大器具有较宽的线性放大动态范围，从而增加系统成本。通过在发射端对输入数字调制符号进行离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform, DFT）预编码变换，然后进行子块分割，并为每个子块选择最优相位因子，从而实现峰均比抑制功能。传统的DCO-OFDM采用基于离散余弦变换-分组循环移位（Discrete Cosine Transform-Grouping Cyclic Shift，DCT-GCS）算法对传输信号的峰均比进行抑制。由于GCS算法要求每个子块具有相同的循环移位，且每次移位后都要进行IFFT运算，因此峰均比抑制性能有限而且具有较高的实施复杂度。具体可参见文献：张俊，张剑，王道岷，“降低可见光DCO-OFDM系统峰均比的DCT-GCS方法[J]”，信号处理，2015,31（1）:39-44。这种算法得到的系统峰均比仍然过高，且当子块分割数目较小时，循环移位的次数将会增加，由于每次循环移位都要进行IFFT变换，因此会增加系统实施复杂度。

发明内容

本发明的目的是解决光通信中DCO-OFDM系统传输信号峰均比过高的问题，提出了一种用于DCO-OFDM系统的峰均比抑制方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用于光通信DCO-OFDM系统中的低复杂度峰均比抑制方法，具体在发射端包括如下步骤：

步骤1：初始化相位因子集合                                                ，含有的相位元素数目为。对长度为的输入数据符号向量进行DFT预编码，得到数据向量，即，其中为点DFT变换矩阵；

步骤2：将步骤1中DFT预编码后向量进行数据0填充得到长度为的向量，且满足，其余元素为0，其中分别为向量及的第个元素；

步骤3：将步骤2得到的向量分割成个子块，其中每个子块的长度均为，且非零元素互不重叠并满足为整数，，其中为求和操作；

步骤4：生成子块的厄米特共轭对称序列，且满足，，其中分别表示向量的第个元素，且表示复数共轭操作；

步骤5：对子块进行点IFFT变换得到序列，且满足及，其中为点IFFT变换矩阵；

步骤 6：设子块的相位因子为，，；

步骤 7：令，那么得到此时的时域信号为，计算峰均比

dB，

其中表示取最大值，表示绝对值符号，表示取以10为底的对数；

步骤 8：令，重复步骤7直到；

步骤 9：比较，假设最小的峰均比所对应的序号为，则令，；

步骤 10：令， 重复步骤7直到，则系统优化后的峰均比为，次优相位因子序列为。

进一步的，还包括对步骤3中的序列进行子块分割的步骤，常见的分割方法主要有交织分割、相邻分割以及随机分割。

本发明的有益效果：本发明的峰均比抑制方法首先通过DFT预编码降低输入符号之间的相关性，然后对预编码后的序列进行数据填充并进行子块分割，最后通过低复杂度迭代循环方法为每个子块选择一个次优的相位因子，从而达到降低传输信号峰均比的性能。本发明的方法能够直接应用于光通信DCO-OFDM系统，通过次优迭代循环而非穷举搜索最优相位因子的方式对峰均比进行抑制，有效降低了DCO-OFDM系统的复杂度。

附图说明

图1是本发明的峰均比抑制方法的发射端示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，给出本发明的具体实施例。需要说明的是：实施例中的参数并不影响本发明的一般性。

在阐述具体实施方式之前，首先介绍子块分割的原理：设长度为数据向量分割成个子块，且满足 为正整数，常见的分割方式主要有相邻分割、交织分割以及随机分割三种。

那么采用相邻交割时

，

其中，分别为向量及的第个元素。

采用交织分割时则有

，

采用随机分割时， 随机被分配到的第个元素当中，且只能属于其中的一个子块。

不管采用何种分割方式，中的非零元素均互不重叠，且满足。

下面对本发明用于光通信DCO-OFDM系统中的峰均比抑制方法的具体过程进行说明，工作原理如图1所示，具体在发射端包括如下步骤：

步骤1：初始化相位因子集合，含有的相位元素数目为。对长度为的输入数据符号向量进行DFT预编码，得到数据向量，即，其中为点DFT变换矩阵；

步骤2：将步骤1中DFT预编码后向量进行数据0填充得到长度为的向量，且满足，其余元素为0，其中分别为向量及的第个元素；

步骤3：将步骤2得到的向量分割成个子块，其中每个子块的长度均为，且非零元素互不重叠并满足为整数，，其中为求和操作；

步骤4：生成子块的厄米特共轭对称序列，且满足，，其中分别表示向量的第个元素，且表示复数共轭操作；

步骤5：对子块进行点IFFT变换得到序列，且满足及，其中为点IFFT变换矩阵；

步骤 6：设子块的相位因子为，，；

步骤 7：令，那么得到此时的时域信号为，计算峰均比

dB，

其中表示取最大值，表示绝对值符号，表示取以10为底的对数；

步骤 8：令，重复步骤7直到；

步骤 9：比较，假设最小的峰均比所对应的序号为，则令，；

步骤 10：令， 重复步骤7直到，则系统优化后的峰均比为，次优相位因子序列为。

本发明的峰均比抑制方法首先通过预编码以降低输入数据符号之间的相关性，降低高峰值功率出现的概率，然后对预编码后的数据序列进行数据填充并进行子块分割，最后通过低复杂度循环迭代而非穷举搜索的方式为每个子块选择次优的相位因子。相比原始未处理信号，可以显著抑制传输信号的峰均比。本发明的方法由于先将每个子块进行IFFT变换，再通过次优循环迭代的方式选取相位因子，因此可以达到在保证抑制峰均比性能的同时有效降低系统实施复杂度。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种用于光通信DCO-OFDM系统中的低复杂度峰均比抑制方法，具体在发射端包括如下步骤：

步骤1：初始化相位因子集合                                                ，含有的相位元素数目为，对长度为的输入数据符号向量进行DFT预编码，得到数据向量，即，其中为点DFT变换矩阵；

步骤2：将步骤1中DFT预编码后向量进行数据0填充得到长度为的向量，且满足，其余元素为0，其中分别为向量及的第个元素；

步骤3：将步骤2得到的向量分割成个子块，其中每个子块的长度均为，且非零元素互不重叠并满足为整数，，其中为求和操作；

步骤4：生成子块的厄米特共轭对称序列，且满足，，其中分别表示向量的第个元素，且表示复数共轭操作；

步骤5：对子块进行点IFFT变换得到序列，且满足及，其中为点IFFT变换矩阵；

步骤 6：设子块的相位因子为，，；

步骤 7：令，那么得到此时的时域信号为，计算峰均比

dB，

其中表示取最大值，表示绝对值符号，表示取以10为底的对数；

步骤 8：令，重复步骤7直到；

步骤 9：比较，假设最小的峰均比所对应的序号为，则令，；

步骤 10：令， 重复步骤7直到，则系统优化后的峰均比为，次优相位因子序列为。

2.根据权利要求1所述的峰均比抑制方法，其特征在于，还包括对步骤3中的序列进行子块分割的步骤，常见的分割方式主要有交织分割、相邻分割以及随机分割。