CN110870223B - 可调光直流偏置光正交频分复用 - Google Patents

Abstract

一种通过计算机实现的用于直流偏置光频分复用DCO‑OFDM调制的方法、系统、和装置。该方法包括：生成具有承载数据的奇数索引子载波的DCO‑OFDM信号，抑制该DCO‑OFDM信号的偶数索引子载波，以及经由光源发送该DCO‑OFDM信号。

Description

可调光直流偏置光正交频分复用

相关申请的交叉引用

本申请要求申请号为62/515,292的美国临时申请(不受LED非线性影响的光正交频分复用方法，申请日为2017年6月5日)的优先权，其结合于此作为参考。

技术领域

本公开涉及光正交频分复用通信，尤其涉及用于可见光通信的可调光直流偏置光正交频分复用。

背景技术

可见光通信(visible light communication,VLC)是一种使用可见光进行通信的数据通信变体。VLC是无线光通信技术的子集。

固态照明的最新发展使得发光二极管(light emitting diode,LED)能够以快到人眼无法察觉的速率切换到不同的光强度等级。这个功能可用于以各种方式将数据编码在发射光中的VLC。光电探测器(也称为光传感器或光电二极管)或图像传感器(光电二极管矩阵)可以接收调制信号并且解码数据。

发明内容

现在描述各种示例以便以简化的形式引入一些概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

根据本公开的一个方面，一种通过计算机实现的用于直流偏置光频分复用(direct-current biased optical orthogonal frequency-division multiplexing,DCO-OFDM)调制的方法，包括：生成具有承载数据的奇数索引子载波的DCO-OFDM信号，抑制DCO-OFDM信号的偶数索引子载波，以及经由光源发送DCO-OFDM信号。

可选地，在前述任一方面中，该方面的另一实施方式包括：执行快速傅立叶逆变换，以将DCO-OFDM信号转换为时域信号。

可选地，在前述任一方面中，该方面的另一实施方式包括：向时域信号添加DC偏置，用DC偏置电流对时域信号进行削波，以及将削波后的信号转换为DCO-OFDM电流用于驱动光源。

可选地，在前述任一方面中，该方面的另一实施方式包括：在削波之前，向具有DC偏置的时域信号添加循环前缀。可选地，在前述任一方面中，该方面的另一实施方式包括：通过对偶数索引子载波插零来抑制偶数索引子载波，并且还包括：在抑制偶数索引子载波之前对DCO-OFDM信号应用厄米特对称。

可选地，在前述任一方面中，该方面的另一实施方式包括：接收正交幅度调制(quadrature amplitude modulation,QAM)符号序列。可选地，在前述任一方面中，该方面的另一实施方式包括：其中，抑制偶数索引子载波使驱动电流不受光源引起的二次失真的影响。

可选地，在前述任一方面中，该方面的另一实施方式包括：对DCO-OFDM信号应该厄米特对称。可选地，在前述任一方面中，该方面的另一实施方式包括：其中，光源包括发光二极管(LED)。

根据本公开的一个方面，一种光通信装置包括：包括有指令的内存存储器以及与该内存存储器通信的一个或多个处理器。一个或多个处理器执行指令以执行用于直流偏置光频分复用(DCO-OFDM)调制的操作。这些操作包括：生成具有承载数据的奇数索引子载波的DCO-OFDM信号，抑制DCO-OFDM信号的偶数索引子载波，以及经由光源发送DCO-OFDM信号。

可选地，在前述任一方面中，该方面的另一实施方式包括：执行快速傅立叶逆变换，以将DCO-OFDM符号的对称序列转换为时域信号，向时域信号添加DC偏置，向具有DC偏置的时域信号添加循环前缀，用DC偏置电流对时域信号进行削波，以及将削波后的信号转换为DCO-OFDM电流以驱动光源。

可选地，在前述任一方面中，该方面的另一实施方式包括：接收QAM符号序列，并且其中，抑制偶数索引子载波使驱动电流不受光源引起的二次失真的影响。

可选地，在前述任一方面中，该方面的另一实施方式包括发光二极管(LED)。该操作还包括用DCO-OFDM信号驱动LED，以将数据发送至光接收机。

根据本公开的一个方面，一种计算机可读介质存储用于直流偏置光频分复用(DCO-OFDM)调制的计算机指令，当该计算机指令由一个或多个处理器执行时，使一个或多个处理器执行以下步骤：生成具有承载数据的奇索引子载波的DCO-OFDM信号，抑制DCO-OFDM信号的偶索引子载波，以及控制光源并经由光源发送DCO-OFDM信号。

可选地，在前述任一方面中，该方面的另一实施方式包括：接收QAM符号序列，并且其中，抑制偶数索引子载波使驱动电流不受光源引起的二次失真的影响。

附图说明

图1是根据示例实施例的利用光进行照明和通信的可见光通信(visible lightcommunication,VLC)系统的框图表示。

图2是示出根据示例实施例的基于直流偏置光正交频分复用(direct currentbiased optical orthogonal frequency division multiplexing,DCO-OFDM)调制的VLC系统的物理层实现的流程框图。

图3是示出根据示例实施例的针对一组星座的发射光功率和误比特率(bit errorrate,BER)的示例曲线的图。

图4是示出根据示例实施例的针对不同组星座的发射光功率和误比特率(BER)的示例曲线的图。

图5是示出根据示例实施例的通过计算机实现的基于DCO-OFDM的VLC系统的操作方法的流程图。

图6是示出可以实现说明性实施例的各方面的示例数据处理系统的框图。

具体实施方式

在以下的描述中，参考构成本文一部分的附图，并且在附图中通过图示的方式示出了可以实践的特定实施例。足够详细地描述了这些实施例，以使本领域技术人员能够实施本发明，并且应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行结构、逻辑、和电气变化。因此，以下示例性实施例的描述不应被视为具有限制意义，并且本发明的范围由所附权利要求限定。

在一个实施例中，本文描述的功能或算法可以用软件实现。该软件可以包括存储在计算机可读介质或计算机可读存储装置(例如，一个或多个非暂时性存储器或本地或联网的其他类型的基于硬件的存储装置)的计算机可执行指令。此外，这些功能对应于模块，模块可以是软件、硬件、固件、或其任何组合。可以根据需要在一个或多个模块中执行多种功能，所描述的实施例仅是示例。软件可以在数字信号处理器、专用集成电路(applicationspecific integrated circuit,ASIC)、微处理器、或在计算机系统(例如，个人计算机、服务器、或其他计算机系统)运行的其他类型的处理器上执行，将这样的计算机系统转换成具体程序化的机器。

首先应该理解，尽管下面提供了一个或多个实施例的说明性实施方式，但是所公开的系统和/或方法可以使用任何数量的无论是当前已知的还是现有的技术来实现。本公开不应限于以下示出的示例性实施方式、附图、和技术，包括本文中示出和描述的示例性设计和实施方式，而是可以在所附权利要求的范围及其等同的全部范围内进行修改。

诸如发光二极管(light-emitting diode,LED)之类的透射光源(lighttransmission source)在VLC系统中用作无线光发射机(optical-wirelesstransmitter)。在VLC系统中，信息是通过LED的瞬时光功率传输的，该瞬时光功率由瞬时电流驱动。使用调光功能，双功能VLC系统可以同时提供照明和通信能力。光正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)是一种适于VLC实现更高数据速率的调制方案。特别地，在直流偏置光OFDM(direct-current(DC)biased optical OFDM,DCO-OFDM)中，通过添加DC偏置将双极性OFDM信号转换为单极性信号，并将其用作驱动LED的电流。

LED辐射功率(radiation power)的线性动态范围是非常有限的，这会影响DCO-OFDM的数据速率和调光能力。如果在较大的动态范围内调节直流偏置(即，使用高直流偏置和低直流偏置)，则LED辐射功率(表示光信号)将超出其线性动态范围，从而产生严重的非线性失真，导致通信应用性能下降。如果将直流偏置限制在较小的动态范围内(即，使用低直流偏置)，则数据速率和调光能力都会受到很大限制。

图1是利用光进行照明和通信的VLC系统100的框图表示。具有待通信的编码数据的信号模块110被转换为连接器115处的电流I_t,sig，并与连接125处的示为信号I_DC 130的DC偏置电流一起提供给求和点120。求和点120将两信号相加以在连接135将电流I_LED提供给LED140。提供DC偏置电流130以确保驱动电流信号基本上非负。LED 140发射光，并在通道H(f)155中以145处的功率P_O将光提供给光域150。发射的光通过光域150传播。光域150可以包括自由空气，或者替代地，可以包括任何形式的合适的传输介质，例如，包括光纤。同样在光域150中的滤光器160接收光功率P_O并将光传递到光电探测器165以检测光强度。在一个实施例中，滤光器可以是带通滤光器，用于在光电探测器165能够最有效、最可靠地接收和处理以检测由I_t,sig引起的光的强度的频带内通过光。

在一些实施例中，通过控制通过LED 140的正向电流来调节LED 140的亮度。实践中，VLC的挑战是在保持可靠的通信链路的同时确保调光能力。如果LED 140调光过大，则调光会使信号发送/接收变得困难并且不可靠。光电探测器165在连接器170将信号提供给另一个求和点175，该求和点175还从噪声源185在连接器180接收发射的热调节噪声。来自光电探测器165和噪声源185的求和信号I_rec(接收的电流)经由连接器190被提供给信号处理模块195进行放大、信号处理、和解调以获得发送的编码数据。

在一个实施例中，如下面更详细地描述的，LED 140产生的光功率被建模为DCO-OFDM电流信号的二次函数。二阶失真(也称为二次失真，quadratic distortion)(子载波间干扰的形式)是由每对不同的子载波承载的数据的乘积之和引起的。如果两个子载波索引都是奇数或都是偶数，则失真会落在偶数索引子载波上。如果两个子载波索引具有不同的奇偶性，则失真将落在奇数索引子载波上。

在一个实施例中，通过将所有偶数子载波上的同相分量和正交分量设置为零，并使用奇数索引子载波承载信号模块110中的数据，避免了LED 140引起的二次失真，从而得到Odd-DCO-OFDM。

图2是示出根据实施例的基于DCO-OFDM的VLC系统200的物理层实现的流程框图。通常，LED辐射功率的线性动态范围是非常有限的。如果在较大的动态范围内调节DC偏置，则LED辐射功率(表示光信号)将超出其线性动态范围，从而产生严重的非线性失真，导致通信性能下降。如果将DC偏置限制在较小的动态范围内，则VLC系统的调光能力将受到限制。

在205处的串行信号S(k)表示或编码待发送的数据。在一个实施例中，S(k)是正交幅度调制(quadrature amplitude modulation,QAM)符号，通常表示为复数：S(k)＝I(k)+jQ(k)，其中，I是同相分量，Q是正交分量。数据在串并转换器210中从串行形式转换为并行形式。并行形式的信号是经由连接器212提供给第一处理框215的输入矢量。

第一处理框215处理输入矢量以在偶数索引子载波上插零并施加对称性。对于给定的QAM符号序列，

其中，N是4的倍数，形成X_DCO的前N/2+1个分量如下：

在一个实施例中，对并行形式的信号X_DCO(k)应用厄米特对称(Hermitiansymmetry)，以定义X_DCO的后N/2-1分量。这样做是为了确保离散傅立叶逆变换(inversediscrete Fourier transform,IDFT)输出是实值的时域样本：

X_DCO(k)＝X_DCO(N-k)^*for

其中*表示复共轭。新的长度为N的矢量[X_DCO(0)，X_DCO(1)，…，X_DCO(N-1)]包含上述数据序列的所有信息。新矢量包括偶数索引子载波和奇数索引子载波。X_DCO(0)，X_DCO(2)，X_DCO(4)，…和X_DCO(N-2)是偶数索引子载波上的QAM符号，而X_DCO(1)，X_DCO(3)，X_DCO(5)，…和X_DCO(N-1)是奇数索引子载波上的QAM符号。通过设置X_DCO(0)＝X_DCO(2)＝X_DCO(4)＝…＝X_DCO(N-2)＝0，可以抑制偶数索引子载波。从而，在X_DCO(k)的偶数索引项上插入零，并且使用奇数索引子载波来承载数据。

因此，第一处理框215确保所得的DCO-OFDM信号不受LED引起的二次失真的影响。对于每个子载波的相同加载比特数，将奇数载波用于数据并对偶数载波置零可以显著改善传统的DCO-OFDM的调光范围控制。

VLC系统200以常规方式继续在处理框220处执行N点快速傅立叶逆变换(inversefast Fourier transform,IFFT)。如上所述，应用于处理框220的输入矢量上的厄米特对称确保了IDFT输出为实值的时域样本。在处理框225中，数字地添加DC偏置，并且执行削波(即，将负时域样本设置为零)。在处理框230处，添加数字循环前缀(cyclic prefix,CP)，并且转换回串行形式(并行至串行(P/S))。经由LED框235执行数模(digital to analog,D/A)转换和电光(electrical to optical,E/O)转换和传输。

所产生的光信号可以通过光通道240发送并在处理框245由光电二极管或光电探测器(photo detector,PD)接收。处理框245将接收到的光信号从光转换为电(optical toelectrical,O/E)并且从模拟转换为数字(analog to digital,A/D)。在处理框250处，去除循环前缀并且执行从串行到并行(serial to parallel,S/P)的转换。信号在255处通过N点FFT转换为频域信号，在260处进行频域均衡，并在265处被解码以在连接器270处提供电输出信号。

在一个实施例中，可以通过瞬时驱动电流I(t)的二次多项式函数将LED 235的瞬时光功率P(t)建模为：

P(t)＝b₁I(t)+b₂I(t)² (3)

其中，系数b₁是线性系数，系数b₂是二阶非线性系数，I是施加到LED的电流。因此，LED的传递函数是二次函数，这可能是二次失真的来源。对DCO-OFDM电流信号进行如上所述的修改以抑制这种二次失真。

在一个实施例中，提供给LED 235的DCO-OFDM电流信号可以表示为：

其中，N是子载波的数量并且是偶数，t是时间，f_n是子载波频率，I_DC是DC偏置。由于OFDM的厄米特对称性以及第0个和第N/2个子载波不携带信息，故OFDM电流信号可以重写为：

其中，I_n和Q_n分别是在第n个子载波上的同相分量和正交分量。LED的光功率可以表示为

在频率为f_s的子载波上，LED的光功率的同相分量和正交分量可以表示为：

I_分量：

Q_分量：

其中，如果s为奇数，则

和

为零。

根据以上表达式，所公开的实施例认识到，如果i和j均为奇数或均为偶数，则以光功率中的载波间干扰形式的非线性失真将落在偶数索引子载波上。否则，干扰是I_iI_j和Q_iQ_j的线性组合，并且将落在奇数索引子载波上。因此，在一个实施例中，可以通过在第一处理框215处将偶数索引子载波上的DCO-OFDM电流信号的同相分量和正交分量设置为零来避免非线性失真。换言之，仅DCO-OFDM的奇数索引子载波用于承载信息。因此，在一个实施例中，这种类型的DCO-OFDM被称为“Odd-DCO-OFDM”。

在一个实施例中，对DCO-OFDM和Odd-DCO-OFDM的调光能力进行了数值比较。通过快速傅立叶逆变换(inverse FFT)，将0.1至1.4的不同DC电流加至双极性OFDM信号，这些DC电流是可以用于数值模拟的归一化值。在一个实施例中，前向纠错(forward errorcorrection,FEC)的门限线被设置为10^-3。

根据实施例，发射光功率的示例曲线在图3中的300和图4中的400绘制为误比特率(BER)与DC偏置电流的关系。在所描述的实施例中，使用了128点FFT。在DCO-OFDM中共有63个子载波可用，而在Odd-DCO-OFDM中共有32个子载波可用。OFDM符号可以从由线310、410表示的4-QAM，由线315、415表示的16-QAM，和由线320、420表示的64-QAM得到。光功率表示为线330、430并且FEC的门限显示线IE-3在325、425处示出。在一个实施例中，在接收器处接收的光信号受到加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise)的干扰。在所描述的实施例中，所有结果都是在10dB SNR的条件下模拟的。

由于非线性特性，随着DC电流的增加，失真变得更加严重。由于平均光功率由直流分量决定，因此可以针对不同的星座图定义调光范围。在图3中，4-QAM的可用调光范围为0.1至1.2，16-QAM的可用调光范围缩小为[0.1，0.6]，而64-QAM的可用调光范围缩小为[0.1，0.3]。在一个实施例中，当使用更大的星座时，光功率更难调节。

根据实施例，具有不同星座图的Odd-DCO-OFDM的误比特率(BER)性能如图4所示。在所描述的实施例中，对于4-QAM，可用的调光范围是[0.1，1.3]，对于16-QAM，可用的调光范围是[0.1，1.2]，对于64-QAM，可用的调光范围是[0.1，1.0]。通常，调光范围是从[0.1，1.0]开始定义的。因此，根据实施例，Odd-DCO-OFDM能够在任何星座的全范围内实现调光控制。但是，DCO-OFDM不能在使用16-QAM和64-QAM时实现此效果。因此，所公开的Odd-DCO-OFDM的实施例在调光控制方面比DCO-OFDM更有效。

所公开的DCO-OFDM的实施例受LED非线性的影响较小，因此使得DC偏置的动态范围明显更大。因此，所公开的实施例使得基于DCO-OFDM的VLC系统能够在保持可靠通信的同时支持大的调光范围。

所公开的实施例可以是系统、设备、方法、和/或处于任何可能的集成技术细节水平的计算机程序产品。计算机程序产品可以包括具有用于使处理器执行本公开的各方面的计算机可读程序指令的计算机可读存储介质(或多种介质)。

图5是示出根据示例实施例的通过计算机实现的基于DCO-OFDM的VLC系统的操作方法500的流程图。在一个实施例中，可以在具有集成LED的ASIC芯片上实现VLC系统。在操作510，接收具有待发送的编码数据的正交幅度调制(QAM)符号序列。经由操作520处理所接收的序列以施加对称性。在一个实施例中，施加的对称性可以是厄米特对称性。在操作530，在每对连续的QAM符号之间插入零。操作530可以扫描每个子载波，并确定子载波索引是奇数还是偶数。然后，将零插入到偶数索引子载波。在一个实施例中，在操作530，将零插入偶数索引子载波，这样仅输入到IDFT的奇数索引子载波携带数据。

在操作540，可执行快速傅立叶逆变换以将QAM符号的对称序列转换为时域信号。在一个实施例中，方法500包括在操作550向时域信号添加DC偏置以及在操作560用DC偏置对时域信号进行削波。在削波之前，在操作550向具有DC偏置的时域信号添加循环前缀。在操作570，将削波的信号转换为用于驱动光源的直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)电流。

在操作570，可以用DCO-OFDM信号来驱动诸如发光二极管(LED)之类的光源，以将数据传输至光接收机(photo receptor)。偶数索引子载波的抑制可确保从LED发出的光基本上没有二次失真。来自LED的光可以在操作580被光电探测器接收并且在操作590被解码。

计算机可读存储介质可以是有形装置，其可以保留和存储指令以供指令执行装置使用。计算机可读存储介质可以是，例如但不限于，电子存储装置、磁存储装置、光存储装置、电磁存储装置、半导体存储装置、或前述的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体示例的非穷举列表包括：便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(random accessmemory,RAM)、只读存储器(read-only memory,ROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(static random access memory,SRAM)，便携式光盘只读存储器(compact disc read-only memory,CD-ROM)、数字多功能磁盘(digital versatile disk,DVD)、记忆棒、软盘、机械编码装置(例如，打孔卡或槽中有记录指令的凸起结构)、或者前述的任何合适的组合。如本文所使用的计算机可读存储介质不应被理解为是瞬时信号，因为瞬时信号被认为是过于瞬时的信号。

本文描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到相应的计算/处理装置，或者可以经由网络(例如，互联网、局域网、广域网、和/或无线网络)下载到外部计算机或外部存储装置。该网络可以包括铜传输电缆、光纤、无线传输，路由器，防火墙、交换机、网关计算机、和/或边缘服务器。每个计算/处理装置中的网络适配器卡或网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令以存储在相应的计算/处理装置内的计算机可读存储介质中。

用于执行本公开的操作的计算机可读程序指令可以是汇编程序指令、指令集架构(instruction-set-architecture,ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微码、固件指令、状态设置数据、集成电路的配置数据、或以一种或多种编程语言(包括：Smalltalk、C++之类的面向对象的编程语言和“C”编程语言或类似的编程语言之类的过程编程语言)的任意组合编写的源代码或目标代码。计算机可读程序指令可以完全在用户计算机上执行，部分在用户计算机上执行，作为独立软件包执行，部分在用户计算机上并且部分在远程计算机上执行，或完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下，远程计算机可以通过任何类型的网络(例如，局域网(local area network,LAN)或广域网(wide area network,WAN))连接到用户计算机，或者可以与外部计算机建立连接(例如，通过使用因特网服务提供商(internet service provider)的因特网)。在一些实施例中，包括诸如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)、或可编程逻辑阵列(programmable logic array,PLA)的电子电路可以通过利用计算机可读程序指令的状态信息来执行计算机可读程序指令来个性化电子电路，以执行本公开的各个方面。

本文参考根据本公开的实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或框图来描述本公开的各方面。应当理解，流程图和/或框图的每个框以及流程图和/或框图中的框的组合可以由计算机可读程序指令来实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机、或其他可编程数据处理设备的处理器以产生机器，这样，经由计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令创建用于实现流程图和/或框图的框中指定的功能/动作的装置。这些计算机可读程序指令还可以存储在计算机可读存储介质中，该计算机可读存储介质可以指导计算机、可编程数据处理设备、和/或其他装置以特定方式起作用，这样，存储有指令的计算机可读存储介质包括具有实现流程图和/或框图中规定的功能/行为的各个方面的指令的产品。

计算机可读程序指令还可被加载到计算机、其他可编程数据处理设备、或其他装置上，以使得在计算机、其他可编程设备、或其他装置上执行一系列操作步骤以产生通过计算机实现的方法，这样，在计算机、其他可编程设备、或其他装置上执行的指令实现流程图和/或框图的框中指定的功能/动作。

图6是示出可以实现说明性实施例的各方面的示例数据处理系统的框图。在所描述的示例中，数据处理系统600采用集线器架构，该集线器架构包括北桥和存储器控制器集线器(north bridge and memory controller hub,NB/MCH)606和南桥和输入/输出控制器集线器(south bridge and input/output(I/O)controller hub,SB/ICH)610。处理器602、主存储器604、和图形处理器608连接到NB/MCH 606。图形处理器608可以通过加速图形端口(accelerated graphics port,AGP)连接到NB/MCH 606。可以使用任何类型的通信结构或体系结构来实现计算机总线632，该通信结构或体系结构提供附接到该结构或体系结构的不同组件或装置之间的数据传输。术语“通过计算机实现”包括在集成有LED的ASIC的实现。

在所描述的示例中，网络适配器616连接到SB/ICH 610。音频适配器630、键盘和鼠标适配器622、调制解调器624、只读存储器(ROM)626、硬盘驱动器(hard disk drive,HDD)612、VLC模块614、通用串行总线(universal serial bus,USB)端口和其他通信端口618、以及高速外围组件互连/外围组件互连(peripheral component interconnect/peripheralcomponent interconnect express,PCI/PCIe)装置620通过计算机总线632连接到SB/ICH610。例如，PCI/PCIe装置620可以包括用于笔记本计算机的PC卡、以太网适配器、和附加卡。PCI使用卡总线控制器，而PCIe不使用。例如，ROM 626可以是闪存基本输入/输出系统(flash basic input/output system,BIOS)。调制解调器624或网络适配器616可以用于通过网络发送和接收数据。

HDD 612和VLC模块614通过计算机总线632连接到SB/ICH 610。HDD 612可以使用例如集成驱动电子设备(integrated drive electronics,IDE)或串行高级技术附件(serial advanced technology attachment,SATA)接口。超级I/O(Super I/O,SIO)装置628可以连接到SB/ICH 610。在一些实施例中，HDD 612可以由其他形式的数据存储装置代替，其他形式的数据存储装置包括但不限于固态驱动器(solid-state drive,SSD)。

操作系统运行在处理器602上。操作系统协调并提供图4中数据处理系统600中各个组件的控制。操作系统的非限制性示例包括Advanced Interactive Executive

操作系统、Microsoft

操作系统、和

操作系统。各种应用程序和服务可以与操作系统一起运行。

数据处理系统600可以包括单个处理器602或可以包括多个处理器602。另外，处理器602可以具有多个核(core)。例如，在一个实施例中，数据处理系统600可以采用包括数百或数千个处理器核的大量处理器602。在一些实施例中，处理器602可以用于并行执行一组协调计算。

操作系统、应用程序、和其他数据的指令位于诸如一个或多个HDD 612之类的存储装置，并且可以被加载到主存储器604中以由处理器602执行。例如，在一个实施例中，HDD612可以包括用于执行本文描述的各种实施例的指令。例如，在一个实施例中，HDD 612包括DCO-OFDM调制模块660，DCO-OFDM调制模块660包括指令和其他数据，这些指令和其他数据在由处理器602执行时执行本文所述的进程。替代地，指令和/或DCO-OFDM调制模块660可以被存储在主存储器604中。

在一个实施例中，DCO-OFDM调制模块660为VLC模块614提供指令。在一个实施例中，VLC模块614可以包括信号调节器、信号调制器、信号驱动器、和一个或多个LED。在一个实施例中，信号调制器利用开-关键控(on-off keying,OOK)根据信号流中的比特来关闭和开启LED。在一个实施例中，LED在关闭状态下没有被完全关闭，但是降低了强度水平。信号驱动器提供驱动电流。在替代实施例中，VLC模块614可以是通信耦合至数据处理系统600的外部组件、模块、或系统。本文还提出了类似的VLC接收器。

在一些实施例中，附加指令或数据可以存储在一个或多个外部装置上。处理器602可以使用计算机可用程序代码来执行用于本公开的说明性实施例的进程，计算机可用程序代码可以位于诸如主存储器604、ROM 626、HDD 612之类的存储器中，或者位于一个或多个外围装置中。

尽管在本公开中已经提供了多个实施例，应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以以许多其他特定形式来实现所公开的系统和方法。上述示例被视为是说明性的而非限制性的，并且本发明的意图不限于本文给出的细节。例如，各种元件或组件可以被组合或集成在另一个系统中，或者某些特征可以被省略或不被实施。

计算机可读程序指令，也称为计算机可读非暂时性介质，包括所有类型的计算机可读介质(例如，磁存储介质、光存储介质、闪存介质、和固态存储介质)。

应该理解，软件可以安装在数据处理系统中并与数据处理系统一起出售。或者，可以获取软件并将其加载到数据处理系统中，包括通过物理介质或分发系统获得软件，例如，从软件创建者所拥有的服务器获得或从非软件创建者所拥有但由其使用的服务器获得。例如，该软件可以存储在服务器上以便通过因特网分发。

另外，在不脱离本公开的范围的情况下，在各种实施例中描述和说明为离散或分离的技术、系统、子系统、和方法可以与其他系统、模块、技术、或方法组合或集成。示出或讨论为彼此耦合、直接耦合、或通信的其他项可以通过某种接口、装置、或中间组件以电气、机械、或其他方式间接耦合或通信。本领域技术人员在不脱离本文公开的范围的情况下可以获得改变、替换、和变更的其他示例。因此，说明书和附图应被简单地视为由所附权利要求限定的本公开的说明，并且可以预期包括落入本公开范围内的任何和所有修改、变型、组合、或等同。

在一个示例中，一种通过计算机实现的用于直流偏置光频分复用(DCO-OFDM)调制的方法、系统、和装置，包括：生成具有承载数据的奇数索引子载波的DCO-OFDM信号，抑制DCO-OFDM信号的偶数索引子载波，以及经由光源发送DCO-OFDM信号。

在另一示例中，系统、方法、和设备提供了如本文所公开的直流偏置光频分复用(DCO-OFDM)调制。

在又一示例中，如本文所公开的，一种方法执行LED的光正交频分复用(OFDM)，其中，光OFDM方法基本上不受LED的非线性影响。

一种在直流光(DCO)正交频分复用(OFDM)通信系统中操作LED的方法，该方法包括：根据

生成DCO-OFDM电流信号I(t)，将偶数索引子载波的同相分量和正交分量设置为零，以产生修改后的电流信号I’(t)，其中，修改后的电流信号I’(t)具有对LED产生的光的非线性敏感度大大降低的特征。

虽然以上已经详细描述了一些实施例，但是也可以有其他修改。例如，图中描述的逻辑流程不要求按照所示的特定顺序或先后顺序来实现期望的结果。可以在所描述的流程中提供其他步骤，或者可以从所描述的流程中删除步骤，并且可以向所描述的系统添加或从所描述的系统移除其他组件。其他实施例可以在权利要求的范围内。

Claims (13)

1.一种通过计算机实现的用于直流偏置光频分复用DCO-OFDM调制的方法，所述方法包括：

接收QAM符号序列；

将所述QAM符号序列经由串并转换器从串行形式转换为并行形式；

生成具有承载数据的奇数索引子载波的DCO-OFDM信号；

对所述DCO-OFDM信号应用厄米特对称；

抑制所述DCO-OFDM信号的偶数索引子载波；以及

经由光源发送所述DCO-OFDM信号，以实现在任何星座的全范围内的调光控制。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

执行快速傅立叶逆变换，以将所述DCO-OFDM信号转换为时域信号。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括：

向所述时域信号添加DC偏置；

用DC偏置电流对所述时域信号进行削波；以及

将削波后的信号转换为DCO-OFDM电流以驱动光源。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括：

在削波之前，向具有DC偏置的所述时域信号添加循环前缀。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，抑制偶数索引子载波包括对所述偶数索引子载波插零。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，抑制偶数索引子载波使驱动电流不受所述光源引起的二次失真的影响。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述光源包括发光二极管LED。

8.一种光通信装置，包括：

包括有指令的内存存储器；以及

与所述内存存储器通信的一个或多个处理器，其中，所述一个或多个处理器执行所述指令以执行用于直流偏置光频分复用DCO-OFDM调制的操作，所述操作包括：

接收QAM符号序列；

将所述QAM符号序列经由串并转换器从串行形式转换为并行形式；

生成具有承载数据的奇数索引子载波的DCO-OFDM信号；

对所述DCO-OFDM信号应用厄米特对称；

抑制所述DCO-OFDM信号的偶数索引子载波；以及

经由光源发送DCO-OFDM信号，以实现在任何星座的全范围内的调光控制。

9.根据权利要求8所述的光通信装置，其中，所述操作还包括：

执行快速傅立叶逆变换，以将DCO-OFDM符号的对称序列转换为时域信号；

向所述时域信号添加DC偏置；

向具有DC偏置的所述时域信号添加循环前缀；

用DC偏置电流对所述时域信号进行削波；以及

将削波后的信号转换为DCO-OFDM电流以驱动光源。

10.根据权利要求8至9中任一项所述的光通信装置，其中，所述操作还包括：

抑制偶数索引子载波使驱动电流不受所述光源引起的二次失真的影响。

11.根据权利要求8至9中任一项所述的光通信装置，还包括：

发光二极管LED；

并且其中，所述操作还包括用所述DCO-OFDM信号驱动所述LED，以将数据发送至光接收机。

12.一种计算机可读介质，存储用于直流偏置光频分复用DCO-OFDM调制的计算机指令，当所述计算机指令由一个或多个处理器执行时，使所述一个或多个处理器执行以下步骤：

接收QAM符号序列；

将所述QAM符号序列经由串并转换器从串行形式转换为并行形式；

生成具有承载数据的奇数索引子载波的DCO-OFDM信号；

对所述DCO-OFDM信号应用厄米特对称；

抑制所述DCO-OFDM信号的偶数索引子载波；以及

控制光源并经由所述光源发送所述DCO-OFDM信号，以实现在任何星座的全范围内的调光控制。

13.根据权利要求12所述的计算机可读介质，其中，所述步骤还包括：

抑制偶数索引子载波使驱动电流不受所述光源引起的二次失真的影响。

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