CN112565152A - 一种可见光通信ofdm系统的峰均比降低方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可见光通信OFDM系统的峰均比降低方法及装置，所述方法包括随机生成一组或多组第一信息比特序列，根据一组或多组第一信息比特序列，计算每组第一信息比特序列中每个比特的OFDM符号的PAPR；将每组第一信息比特序列中每个比特均翻转，计算翻转后的每个比特的时域OFDM符号的PAPR；根据翻转前的PAPR、翻转后的PAPR，计算每组第一信息比特序列中每个比特位的度量值；根据度量值确定修正比特位；根据第二信息比特序列和在修正比特位插入的0或1，并极化编码生成多组第三信息比特序列，计算每组第三信息比特序列的时域OFDM符号的PAPR；选择具有最低PAPR的一组第三信息比特序列的时域OFDM符号作为发送端输出信号。通过本发明，解决了现有系统中PAPR过高的问题。

Description

一种可见光通信OFDM系统的峰均比降低方法及装置

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种可见光通信OFDM系统的峰均比降低方法及装置。

背景技术

频谱资源受限的传统射频通信技术已很难满足未来无线网络对带宽的需求，而可见光通信技术具有高安全性、频谱范围宽广、低碳环保、高效节能等优点，并可在地铁、高铁、医院、机舱、道路灯、核电站和井下作业等特殊区域提供超宽带无缆化信息交互及日常照明，也可为未来5G移动通信网络室内外深度覆盖提供绿色、泛在、廉价的接入手段；可见光通信系统的信道模型参见图1。

为了适应可见光通信等效信道频选特性、提高频谱利用率，常采用具有高频谱效率的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)和高阶正交振幅调制(Quadrature Amplitude Modulation，QAM)等复用调制技术，和其他复用调制技术相比，OFDM系统中存在相位相同的子载波叠加从而导致峰均功率比(Peak to AveragePower Ratio,PAPR)过高的问题，会引起系统线性失真，加剧光学器件的损坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种可见光通信OFDM系统的峰均比降低方法及装置，用于解决现有系统中PAPR过高的问题。

本发明提供的一种可见光通信OFDM系统的峰均比降低方法，所述方法包括：

步骤S11、随机生成一组或多组第一信息比特序列，并将所述第一信息比特序列中冻结比特预置为零，所述第一信息比特序列的位数等于预设信息比特位的位数与预设修正比特位的位数之和；

步骤S12、根据所述一组或多组第一信息比特序列，生成每组第一信息比特序列中每个比特的时域正交频分复用OFDM符号，并根据每个比特的时域OFDM符号计算每个比特的时域OFDM符号的峰均功率比PAPR；

步骤S13、将所述每组第一信息比特序列中所述每个比特均翻转，并根据翻转后的每个比特，生成翻转后的每个比特的时域OFDM符号，并根据所述翻转后的每个比特的时域OFDM符号计算翻转后的每个比特位的时域OFDM符号的PAPR；

步骤S14、根据翻转前的所述每个比特的时域OFDM符号的PAPR、所述翻转后的每个比特的时域OFDM符号的PAPR，计算每组第一信息比特序列中每个比特位的度量值；

步骤S15、当步骤S11生成一组第一信息比特序列时，在所述一组第一信息比特序列中每个比特位的度量值中搜索预设修正比特位的位数个最大的度量值，并将所述最大的度量值对应的比特位确定为修正比特位；

当步骤S11生成多组第一信息比特序列时，将所述多组第一信息比特序列中相同比特位的度量值求取平均度量值，在所述平均度量值中搜索预设修正比特位的位数个最大的平均度量值，并将所述最大的平均度量值对应的比特位确定为修正比特位；

步骤S16、获取第二信息比特序列，所述第二信息比特序列的位数等于预设信息比特位的位数，所述第二信息比特序列中冻结比特预置为零；

步骤S17、根据所述第二信息比特序列和在所述修正比特位插入的0或1，并极化编码生成多组与所述第一信息比特序列同样位数的第三信息比特序列，所述第三信息比特序列为极化码码字；

步骤S18、根据每组第三信息比特序列，计算得到每组第三信息比特序列的时域OFDM符号，并根据所述每组第三信息比特序列的时域OFDM符号计算所述每组第三信息比特序列的时域OFDM符号的PAPR；

步骤S19、选择具有最低PAPR的一组第三信息比特序列的时域OFDM符号作为所述可见光通信OFDM系统的发送端输出信号。

进一步地，在所述步骤S14中，计算每组第一信息比特序列中每个比特位的度量值具体包括：

选定一组第一信息比特序列；

利用公式

(1)计算在所述选定的一组第一信息比特序列中所述每个比特位的度量值，其中所述Δ_i为所述选定的一组第一信息比特序列中第i个比特位的度量值，所述i大于等于1且小于等于预设信息比特位的位数与预设修正比特位的位数之和；所述PAPR(u_i＝0)为翻转前的第i个比特的时域OFDM符号的PAPR，所述PAPR(u_i＝1)为翻转后的第i个比特的时域OFDM符号的PAPR，所述第i个比特位于所述被选定的一组第一信息比特序列中第i个比特位；

依次选定各组第一信息比特序列，并利用公式(1)依次计算所述选定各组第一信息比特序列中所述每个比特位的度量值，得到每组第一信息比特序列中每个比特位的度量值。

进一步地，所述步骤S17具体包括：

根据预设修正比特位的位数，计算得到第二信息比特序列的组数，并根据所述第二信息比特序列的组数将所述第二信息比特序列复制生成与所述第二信息比特序列的组数对应的多组第二信息比特序列；

将所述多组第二信息比特序列分别输入到对应的多路极化码编码器中，每组第二信息比特序列对应一路极化码编码器，每路极化码编码器在所述修正比特位为对应的第二信息比特序列插入0或1，并极化编码生成多组极化码码字，每一组所述极化码码字为与所述第一信息比特序列同样位数的第三信息比特序列，每路极化器编码器插入的修正码都不相同且为预设修正比特位的二进制比特所有组合。

进一步地，所述根据预设修正比特位的位数，计算得到第二信息比特序列的组数具体包括：

利用公式R＝2^a(2)计算第二信息比特序列的组数，所述R为第二信息比特序列的组数，所述a为预设修正比特位的位数。

进一步地，在所述步骤S18中，所述根据每组第三信息比特序列，计算得到每组第三信息比特序列的时域OFDM符号具体包括：

根据预设调制的阶数，将所述每组第三信息比特序列分别进行高阶正交振幅调制QAM，得到对应的每路QAM信号，所述QAM信号为

(3)，其中1≤r≤R，所述x^(r)为第r路QAM信号，所述N为单个码字的QAM符号数量，所述

为第r路QAM信号的第N个QAM符号；

对所述每路QAM信号进行快速傅里叶逆变换，得到对应的每组第三信息比特序列的时域OFDM符号

(4)，其中所述

为第r组第三信息比特序列的时域OFDM符号，所述i为时域OFDM符号的子载波位置，i∈{1,2,...,N×A}，所述A为过采样因子，所述m为变量，所述j为所述快速傅里叶逆变换公式引入的复数的虚部。

进一步地，在所述步骤S18中，所述根据所述每组第三信息比特序列的时域OFDM符号计算所述每组第三信息比特序列的时域OFDM符号的PAPR具体包括：

利用公式

(5)，计算每组第三信息比特序列的时域OFDM符号的PAPR，所述PAPR^(r)为第r组第三信息比特序列的时域OFDM符号的PAPR。

本发明提供的一种可见光通信OFDM系统的峰均比降低装置，所述装置包括：

第一生成单元，用于随机生成一组或多组第一信息比特序列，并将所述第一信息比特序列中冻结比特预置为零，所述第一信息比特序列的位数等于预设信息比特位的位数与预设修正比特位的位数之和；

第一计算单元，用于根据所述一组或多组第一信息比特序列，生成每组第一信息比特序列中每个比特的时域正交频分复用OFDM符号，并根据每个比特的时域OFDM符号计算每个比特的时域OFDM符号的峰均功率比PAPR；

第二计算单元，用于将所述每组第一信息比特序列中所述每个比特均翻转，并根据翻转后的每个比特，生成翻转后的每个比特的时域OFDM符号，并根据所述翻转后的每个比特的时域OFDM符号计算翻转后的每个比特位的时域OFDM符号的PAPR；

第三计算单元，用于根据翻转前的所述每个比特的时域OFDM符号的PAPR、所述翻转后的每个比特的时域OFDM符号的PAPR，计算每组第一信息比特序列中每个比特位的度量值；

搜索单元，用于当所述生成单元生成一组第一信息比特序列时，在所述一组第一信息比特序列中每个比特位的度量值中搜索预设修正比特位的位数个最大的度量值，并将所述最大的度量值对应的比特位确定为修正比特位；

当所述生成单元生成多组第一信息比特序列时，将所述多组第一信息比特序列中相同比特位的度量值求取平均度量值，在所述平均度量值中搜索预设修正比特位的位数个最大的平均度量值，并将所述最大的平均度量值对应的比特位确定为修正比特位；

获取单元，用于获取第二信息比特序列，所述第二信息比特序列的位数等于预设信息比特位的位数，所述第二信息比特序列中冻结比特预置为零；

编码单元，用于根据所述第二信息比特序列和在所述修正比特位插入的0或1，并极化编码生成多组与所述第一信息比特序列同样位数的第三信息比特序列，所述第三信息比特序列为极化码码字；

第四计算单元，用于根据每组第三信息比特序列，计算得到每组第三信息比特序列的时域OFDM符号，并根据所述每组第三信息比特序列的时域OFDM符号计算所述每组第三信息比特序列的时域OFDM符号的PAPR；

发送单元，用于选择具有最低PAPR的一组第三信息比特序列的时域OFDM符号作为所述可见光通信OFDM系统的发送端输出信号。

进一步地，所述第一计算单元具体用于：

选定一组第一信息比特序列；

利用公式

(1)计算在所述选定的一组第一信息比特序列中所述每个比特位的度量值，其中所述Δ_i为所述选定的一组第一信息比特序列中第i个比特位的度量值，所述i大于等于1且小于等于预设信息比特位的位数与预设修正比特位的位数之和；所述PAPR(u_i＝0)为翻转前的第i个比特的时域OFDM符号的PAPR，所述PAPR(u_i＝1)为翻转后的第i个比特的时域OFDM符号的PAPR，所述第i个比特位于所述被选定的一组第一信息比特序列中第i个比特位；

依次选定各组第一信息比特序列，并利用公式(1)依次计算所述选定各组第一信息比特序列中所述每个比特位的度量值，得到每组第一信息比特序列中每个比特位的度量值。

进一步地，所述编码单元具体用于：

利用公式R＝2^a(2)计算第二信息比特序列的组数，所述R为第二信息比特序列的组数，所述a为预设修正比特位的位数，并根据所述第二信息比特序列的组数将所述第二信息比特序列复制生成与所述第二信息比特序列的组数对应的多组第二信息比特序列；

将所述多组第二信息比特序列分别输入到对应的多路极化码编码器中，每组第二信息比特序列对应一路极化码编码器，每路极化码编码器在所述修正比特位为对应的第二信息比特序列插入0或1，并极化编码生成多组极化码码字，每一组所述极化码码字为与所述第一信息比特序列同样位数的第三信息比特序列，每路极化器编码器插入的修正码都不相同且为预设修正比特位的二进制比特所有组合。

进一步地，第四计算单元具体用于：

根据预设调制的阶数，将所述每组第三信息比特序列分别进行高阶正交振幅调制QAM，得到对应的每路QAM信号，所述QAM信号为

(3)，其中1≤r≤R，所述x^(r)为第r路QAM信号，所述N为单个码字的QAM符号数量，所述

为第r路QAM信号的第N个QAM符号；

对所述每路QAM信号进行快速傅里叶逆变换，得到对应的每组第三信息比特序列的时域OFDM符号

(4)，其中所述

为第r组第三信息比特序列的时域OFDM符号，所述i为时域OFDM符号的子载波位置，i∈{1,2,...,N×A}，所述A为过采样因子，所述m为变量，所述j为所述快速傅里叶逆变换公式引入的复数的虚部。

实施本发明，具有如下有益效果：

通过本发明，生成第一信息比特序列，通过对第一信息比特序列进行极化、QAM调制并通过傅里叶变化生成第一比特序列的时域OFDM并计算其峰均功率比，将第一信息比特序列每个比特均翻转以后求取翻转后的第一比特序列的时域OFDM并计算峰均功率比，通过翻转前后的峰均功率比计算得到度量值，选择具有最大度量值的比特位为修正比特位，因此确定了最佳的修正比特位的位置，并将待发送的第二信息比特序列，复制成多路第二信息比特序列，通过在修正比特位插入0或1并极化处理，将得到的第三信息比特序列的时域OFDM符号的PAPA计算出来，选择具有最低PAPR的一组第三信息比特序列的时域OFDM符号作为可见光通信OFDM系统的发送端输出信号；解决了现有系统中PAPR过高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明背景技术提供的可见光通信系统的信道模型图。

图2是本发明实施例提供的可见光通信OFDM系统的峰均比降低方法的流程图。

图3是本发明实施例提供的可见光通信OFDM系统的峰均比降低装置的结构图。

图4是本发明实施例提供的极化码的系统构架图。

具体实施方式

本专利中，以下结合附图和实施例对该具体实施方式做进一步说明。

如图2所示，本发明实施例提供了可见光通信OFDM系统的峰均比降低方法，所述方法包括：

步骤S11、随机生成一组或多组第一信息比特序列，并将所述第一信息比特序列中冻结比特预置为零。

需要说明的是，所述第一信息比特序列的位数等于预设信息比特位的位数与预设修正比特位的位数之和

步骤S12、根据所述一组或多组第一信息比特序列，生成每组第一信息比特序列中每个比特的时域OFDM符号，并根据每个比特的时域OFDM符号计算每个比特的时域OFDM符号的PAPR。

需要说明的是，此步骤需要将一组或者多组第一信息比特序列输入与所述第一信息比特序列的组数对应数量的极化码编码器，进行极化编码后进行高阶正交振幅调制QAM得到QAM信号，并进行快速傅里叶逆变换，得到每组信息比特序列的时域OFDM符号，并进一步计算PAPR。

步骤S13、将所述每组第一信息比特序列中所述每个比特均翻转，并根据翻转后的每个比特，生成翻转后的每个比特的时域OFDM符号，并根据所述翻转后的每个比特的时域OFDM符号计算翻转后的每个比特位的时域OFDM符号的PAPR。

步骤S14、根据翻转前的所述每个比特的时域OFDM符号的PAPR、所述翻转后的每个比特的时域OFDM符号的PAPR，计算每组第一信息比特序列中每个比特位的度量值。

具体地，在所述步骤S14中，计算每组第一信息比特序列中每个比特位的度量值具体包括：

选定一组第一信息比特序列；

利用公式

(1)计算在所述选定的一组第一信息比特序列中所述每个比特位的度量值，其中所述Δ_i为所述选定的一组第一信息比特序列中第i个比特位的度量值，所述i大于等于1且小于等于预设信息比特位的位数与预设修正比特位的位数之和；所述PAPR(u_i＝0)为翻转前的第i个比特的时域OFDM符号的PAPR，所述PAPR(u_i＝1)为翻转后的第i个比特的时域OFDM符号的PAPR，所述第i个比特位于所述被选定的一组第一信息比特序列中第i个比特位；

依次选定各组第一信息比特序列，并利用公式(1)依次计算所述选定各组第一信息比特序列中所述每个比特位的度量值，得到每组第一信息比特序列中每个比特位的度量值。

需要说明的是，度量值越大，则说明该度量值对应的比特位对第一信息比特序列影响越大。

步骤S15、当步骤S11生成一组第一信息比特序列时，在所述一组第一信息比特序列中每个比特位的度量值中搜索预设修正比特位的位数个最大的度量值，并将所述最大的度量值对应的比特位确定为修正比特位；

需要说明的是，当步骤S11仅生成一组第一信息比特序列时，找出度量值最大的比特位作为修正比特位，但是仅生成一组第一信息比特序列，容易出现偶然因素导致的扰动，生成多组第一信息比特序列，对每个比特位的度量值求取平均值更合理，避免偶然因素导致的扰动。

当步骤S11生成多组第一信息比特序列时，将所述多组第一信息比特序列中相同比特位的度量值求取平均度量值，在所述平均度量值中搜索预设修正比特位的位数个最大的平均度量值，并将所述最大的平均度量值对应的比特位确定为修正比特位。

当步骤S11生成多组第一信息比特序列时，将所述多组第一信息比特序列中相同比特位的度量值求取平均度量值，在所述平均度量值中搜索预设修正比特位的位数个最大的平均度量值，并将所述最大的平均度量值对应的比特位确定为修正比特位。

需要说明的是，步骤S15目的是为后续步骤插入的修正比特定位最佳修正比特位。

步骤S16、获取第二信息比特序列，并将所述第二信息比特序列中冻结比特预置为零。

需要说明的是，该第二信息比特序列是光通信OFDM系统需要发送的信息，所述第二信息比特序列的位数等于预设信息比特位的位数。

步骤S17、根据所述第二信息比特序列和在所述修正比特位插入的0或1，并极化编码生成多组与所述第一信息比特序列同样位数的第三信息比特序列。

需要说明的是，所述第三信息比特序列为极化码码字。

具体地，所述步骤S17具体包括：

根据预设修正比特位的位数，计算得到第二信息比特序列的组数，并根据所述第二信息比特序列的组数将所述第二信息比特序列复制生成与所述第二信息比特序列的组数对应的多组第二信息比特序列；

需要说明的是，根据预设修正比特位的位数，计算得到第二信息比特序列的组数具体包括：利用公式R＝2^a(2)计算第二信息比特序列的组数，所述R为第二信息比特序列的组数，所述a为预设修正比特位的位数。

参考图4，将所述多组第二信息比特序列分别输入到对应的多路极化码编码器中，每组第二信息比特序列对应一路极化码编码器，每路极化码编码器在所述修正比特位为对应的第二信息比特序列插入0或1，并极化编码生成多组极化码码字，每一组所述极化码码字为与所述第一信息比特序列同样位数的第三信息比特序列，每路极化器编码器插入的修正码都不相同且为预设修正比特位的二进制比特所有组合。

需要说明的是，插入的预设修正比特为(0,0,...,0),(0,0,...,1),...,(1,1,...,1)，遍历所有0和1的组合，例如预设修正比特位为3位，则遍历所有组合为(0,0,0),(0,0,1),(0,1,0),(1,0,0),(1,0,1),(1,1,0),(0,1,1)(1,1,1)，也就是2³个组合,目的是在所有可能修正码中找到最佳的修正码。

步骤S18、根据每组第三信息比特序列，计算得到每组第三信息比特序列的时域OFDM符号，并根据所述每组第三信息比特序列的时域OFDM符号计算所述每组第三信息比特序列的时域OFDM符号的PAPR。

在所述步骤S18中，所述根据每组第三信息比特序列，计算得到每组第三信息比特序列的时域OFDM符号具体包括：

根据预设调制的阶数，将所述每组第三信息比特序列分别进行高阶正交振幅调制QAM，得到对应的每路QAM信号，所述QAM信号为

(3)，其中1≤r≤R，所述x^(r)为第r路QAM信号，所述N为单个码字的QAM符号数量，所述

为第r路QAM信号的第N个QAM符号；

对所述每路QAM信号进行快速傅里叶逆变换，得到对应的每组第三信息比特序列的时域OFDM符号

(4)，其中所述

为第r组第三信息比特序列的时域OFDM符号，所述i为时域OFDM符号的子载波位置，i∈{1,2,...,N×A}，所述A为过采样因子，所述m为变量，所述j为所述快速傅里叶逆变换公式引入的复数的虚部。

在所述步骤S18中，所述根据所述每组第三信息比特序列的时域OFDM符号计算所述每组第三信息比特序列的时域OFDM符号的PAPR具体包括：

利用公式

(5)，计算每组第三信息比特序列的时域OFDM符号的PAPR，所述PAPR^(r)为第r组第三信息比特序列的时域OFDM符号的PAPR。

在本实施例中，步骤S17和步骤S18一起与步骤S12区别仅仅在于步骤S17需要插入0或1作为修正比特，而步骤S12不需要插入修正比特。

步骤S19、选择具有最低PAPR的一组第三信息比特序列的时域OFDM符号作为所述可见光通信OFDM系统的发送端输出信号。

如图3所示，本发明实施例提供了可见光通信OFDM系统的峰均比降低装置，所述装置包括：

第一生成单元21，用于随机生成一组或多组第一信息比特序列，并将所述第一信息比特序列中冻结比特预置为零，所述第一信息比特序列的位数等于预设信息比特位的位数与预设修正比特位的位数之和；

第一计算单元22，用于根据所述一组或多组第一信息比特序列，生成每组第一信息比特序列中每个比特的时域正交频分复用OFDM符号，并根据每个比特的时域OFDM符号计算每个比特的时域OFDM符号的峰均功率比PAPR；

第二计算单元23，用于将所述每组第一信息比特序列中所述每个比特均翻转，并根据翻转后的每个比特，生成翻转后的每个比特的时域OFDM符号，并根据所述翻转后的每个比特的时域OFDM符号计算翻转后的每个比特位的时域OFDM符号的PAPR；

第三计算单元24，用于根据翻转前的所述每个比特的时域OFDM符号的PAPR、所述翻转后的每个比特的时域OFDM符号的PAPR，计算每组第一信息比特序列中每个比特位的度量值；

搜索单元25，用于当所述生成单元生成一组第一信息比特序列时，在所述一组第一信息比特序列中每个比特位的度量值中搜索预设修正比特位的位数个最大的度量值，并将所述最大的度量值对应的比特位确定为修正比特位；

当所述生成单元生成多组第一信息比特序列时，将所述多组第一信息比特序列中相同比特位的度量值求取平均度量值，在所述平均度量值中搜索预设修正比特位的位数个最大的平均度量值，并将所述最大的平均度量值对应的比特位确定为修正比特位；

获取单元26，用于获取第二信息比特序列，所述第二信息比特序列的位数等于预设信息比特位的位数，所述第二信息比特序列中冻结比特预置为零；

编码单元27，用于根据所述第二信息比特序列和在所述修正比特位插入的0或1，并极化编码生成多组与所述第一信息比特序列同样位数的第三信息比特序列，所述第三信息比特序列为极化码码字；

第四计算单元28，用于根据每组第三信息比特序列，计算得到每组第三信息比特序列的时域OFDM符号，并根据所述每组第三信息比特序列的时域OFDM符号计算所述每组第三信息比特序列的时域OFDM符号的PAPR；

发送单元29，用于选择具有最低PAPR的一组第三信息比特序列的时域OFDM符号作为所述可见光通信OFDM系统的发送端输出信号。

进一步地，所述第一计算单元22具体用于：

选定一组第一信息比特序列；

利用公式

(1)计算在所述选定的一组第一信息比特序列中所述每个比特位的度量值，其中所述Δ_i为所述选定的一组第一信息比特序列中第i个比特位的度量值，所述i大于等于1且小于等于预设信息比特位的位数与预设修正比特位的位数之和；所述PAPR(u_i＝0)为翻转前的第i个比特的时域OFDM符号的PAPR，所述PAPR(u_i＝1)为翻转后的第i个比特的时域OFDM符号的PAPR，所述第i个比特位于所述被选定的一组第一信息比特序列中第i个比特位；

依次选定各组第一信息比特序列，并利用公式(1)依次计算所述选定各组第一信息比特序列中所述每个比特位的度量值，得到每组第一信息比特序列中每个比特位的度量值。

进一步地，所述编码单元27具体用于：

利用公式R＝2^a(2)计算第二信息比特序列的组数，所述R为第二信息比特序列的组数，所述a为预设修正比特位的位数，并根据所述第二信息比特序列的组数将所述第二信息比特序列复制生成与所述第二信息比特序列的组数对应的多组第二信息比特序列；

将所述多组第二信息比特序列分别输入到对应的多路极化码编码器中，每组第二信息比特序列对应一路极化码编码器，每路极化码编码器在所述修正比特位为对应的第二信息比特序列插入0或1，并极化编码生成多组极化码码字，每一组所述极化码码字为与所述第一信息比特序列同样位数的第三信息比特序列，每路极化器编码器插入的修正码都不相同且为预设修正比特位的二进制比特所有组合。

进一步地，所述第四计算单元28具体用于：

根据预设调制的阶数，将所述每组第三信息比特序列分别进行高阶正交振幅调制QAM，得到对应的每路QAM信号，所述QAM信号为

(3)，其中1≤r≤R，所述x^(r)为第r路QAM信号，所述N为单个码字的QAM符号数量，所述

为第r路QAM信号的第N个QAM符号；

对所述每路QAM信号进行快速傅里叶逆变换，得到对应的每组第三信息比特序列的时域OFDM符号

(4)，其中所述

为第r组第三信息比特序列的时域OFDM符号，所述i为时域OFDM符号的子载波位置，i∈{1,2,...,N×A}，所述A为过采样因子，所述m为变量，所述j为所述快速傅里叶逆变换公式引入的复数的虚部。

实施本发明，具有如下有益效果：

通过本发明，生成第一信息比特序列，通过对第一信息比特序列进行极化、QAM调制并通过傅里叶变化生成第一比特序列的时域OFDM并计算其峰均功率比，将第一信息比特序列每个比特均翻转以后求取翻转后的第一比特序列的时域OFDM并计算峰均功率比，通过翻转前后的峰均功率比计算得到度量值，选择具有最大度量值的比特位为修正比特位，因此确定了最佳的修正比特位的位置，并将待发送的第二信息比特序列，复制成多路第二信息比特序列，通过在修正比特位插入0或1并极化处理，将得到的第三信息比特序列的时域OFDM符号的PAPA计算出来，选择具有最低PAPR的一组第三信息比特序列的时域OFDM符号作为可见光通信OFDM系统的发送端输出信号；解决了现有系统中PAPR过高的问题。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可见光通信OFDM系统的峰均比降低方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S11、随机生成一组或多组第一信息比特序列，并将所述第一信息比特序列中冻结比特预置为零，所述第一信息比特序列的位数等于预设信息比特位的位数与预设修正比特位的位数之和；

步骤S12、根据所述一组或多组第一信息比特序列，生成每组第一信息比特序列中每个比特的时域正交频分复用OFDM符号，并根据每个比特的时域OFDM符号计算每个比特的时域OFDM符号的峰均功率比PAPR；

步骤S13、将所述每组第一信息比特序列中所述每个比特均翻转，并根据翻转后的每个比特，生成翻转后的每个比特的时域OFDM符号，并根据所述翻转后的每个比特的时域OFDM符号计算翻转后的每个比特位的时域OFDM符号的PAPR；

步骤S14、根据翻转前的所述每个比特的时域OFDM符号的PAPR、所述翻转后的每个比特的时域OFDM符号的PAPR，计算每组第一信息比特序列中每个比特位的度量值；

步骤S15、当步骤S11生成一组第一信息比特序列时，在所述一组第一信息比特序列中每个比特位的度量值中搜索预设修正比特位的位数个最大的度量值，并将所述最大的度量值对应的比特位确定为修正比特位；

当步骤S11生成多组第一信息比特序列时，将所述多组第一信息比特序列中相同比特位的度量值求取平均度量值，在所述平均度量值中搜索预设修正比特位的位数个最大的平均度量值，并将所述最大的平均度量值对应的比特位确定为修正比特位；

步骤S16、获取第二信息比特序列，所述第二信息比特序列的位数等于预设信息比特位的位数，所述第二信息比特序列中冻结比特预置为零；

步骤S17、根据所述第二信息比特序列和在所述修正比特位插入的0或1，并极化编码生成多组与所述第一信息比特序列同样位数的第三信息比特序列，所述第三信息比特序列为极化码码字；

步骤S18、根据每组第三信息比特序列，计算得到每组第三信息比特序列的时域OFDM符号，并根据所述每组第三信息比特序列的时域OFDM符号计算所述每组第三信息比特序列的时域OFDM符号的PAPR；

步骤S19、选择具有最低PAPR的一组第三信息比特序列的时域OFDM符号作为所述可见光通信OFDM系统的发送端输出信号。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，在所述步骤S14中，计算每组第一信息比特序列中每个比特位的度量值具体包括：

选定一组第一信息比特序列；

利用公式

计算在所述选定的一组第一信息比特序列中所述每个比特位的度量值，其中所述Δ_i为所述选定的一组第一信息比特序列中第i个比特位的度量值，所述i大于等于1且小于等于预设信息比特位的位数与预设修正比特位的位数之和；所述PAPR(u_i＝0)为翻转前的第i个比特的时域OFDM符号的PAPR，所述PAPR(u_i＝1)为翻转后的第i个比特的时域OFDM符号的PAPR，所述第i个比特位于所述被选定的一组第一信息比特序列中第i个比特位；

依次选定各组第一信息比特序列，并利用公式(1)依次计算所述选定各组第一信息比特序列中所述每个比特位的度量值，得到每组第一信息比特序列中每个比特位的度量值。

3.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤S17具体包括：

根据预设修正比特位的位数，计算得到第二信息比特序列的组数，并根据所述第二信息比特序列的组数将所述第二信息比特序列复制生成与所述第二信息比特序列的组数对应的多组第二信息比特序列；

将所述多组第二信息比特序列分别输入到对应的多路极化码编码器中，每组第二信息比特序列对应一路极化码编码器，每路极化码编码器在所述修正比特位为对应的第二信息比特序列插入0或1，并极化编码生成多组极化码码字，每一组所述极化码码字为与所述第一信息比特序列同样位数的第三信息比特序列，每路极化器编码器插入的修正码都不相同且为预设修正比特位的二进制比特所有组合。

4.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述根据预设修正比特位的位数，计算得到第二信息比特序列的组数具体包括：

利用公式R＝2^a (2)计算第二信息比特序列的组数，所述R为第二信息比特序列的组数，所述a为预设修正比特位的位数。

5.如权利要求4所述方法，其特征在于，在所述步骤S18中，所述根据每组第三信息比特序列，计算得到每组第三信息比特序列的时域OFDM符号具体包括：

根据预设调制的阶数，将所述每组第三信息比特序列分别进行高阶正交振幅调制QAM，得到对应的每路QAM信号，所述QAM信号为

其中1≤r≤R，所述x^(r)为第r路QAM信号，所述N为单个码字的QAM符号数量，所述

为第r路QAM信号的第N个QAM符号；

对所述每路QAM信号进行快速傅里叶逆变换，得到对应的每组第三信息比特序列的时域OFDM符号

其中所述

为第r组第三信息比特序列的时域OFDM符号，所述i为时域OFDM符号的子载波位置，i∈{1,2,...,N×A}，所述A为过采样因子，所述m为变量，所述j为所述快速傅里叶逆变换公式引入的复数的虚部。

6.如权利要求5所述方法，其特征在于，在所述步骤S18中，所述根据所述每组第三信息比特序列的时域OFDM符号计算所述每组第三信息比特序列的时域OFDM符号的PAPR具体包括：

利用公式

计算每组第三信息比特序列的时域OFDM符号的PAPR，所述PAPR^(r)为第r组第三信息比特序列的时域OFDM符号的PAPR。

7.一种可见光通信OFDM系统的峰均比降低装置，其特征在于，所述装置包括：

第一生成单元，用于随机生成一组或多组第一信息比特序列，并将所述第一信息比特序列中冻结比特预置为零，所述第一信息比特序列的位数等于预设信息比特位的位数与预设修正比特位的位数之和；

第一计算单元，用于根据所述一组或多组第一信息比特序列，生成每组第一信息比特序列中每个比特的时域正交频分复用OFDM符号，并根据每个比特的时域OFDM符号计算每个比特的时域OFDM符号的峰均功率比PAPR；

第二计算单元，用于将所述每组第一信息比特序列中所述每个比特均翻转，并根据翻转后的每个比特，生成翻转后的每个比特的时域OFDM符号，并根据所述翻转后的每个比特的时域OFDM符号计算翻转后的每个比特位的时域OFDM符号的PAPR；

第三计算单元，用于根据翻转前的所述每个比特的时域OFDM符号的PAPR、所述翻转后的每个比特的时域OFDM符号的PAPR，计算每组第一信息比特序列中每个比特位的度量值；

搜索单元，用于当所述生成单元生成一组第一信息比特序列时，在所述一组第一信息比特序列中每个比特位的度量值中搜索预设修正比特位的位数个最大的度量值，并将所述最大的度量值对应的比特位确定为修正比特位；

当所述生成单元生成多组第一信息比特序列时，将所述多组第一信息比特序列中相同比特位的度量值求取平均度量值，在所述平均度量值中搜索预设修正比特位的位数个最大的平均度量值，并将所述最大的平均度量值对应的比特位确定为修正比特位；

获取单元，用于获取第二信息比特序列，所述第二信息比特序列的位数等于预设信息比特位的位数，所述第二信息比特序列中冻结比特预置为零；

编码单元，用于根据所述第二信息比特序列和在所述修正比特位插入的0或1，并极化编码生成多组与所述第一信息比特序列同样位数的第三信息比特序列，所述第三信息比特序列为极化码码字；

第四计算单元，用于根据每组第三信息比特序列，计算得到每组第三信息比特序列的时域OFDM符号，并根据所述每组第三信息比特序列的时域OFDM符号计算所述每组第三信息比特序列的时域OFDM符号的PAPR；

发送单元，用于选择具有最低PAPR的一组第三信息比特序列的时域OFDM符号作为所述可见光通信OFDM系统的发送端输出信号。

8.如权利要求7所述装置，其特征在于，所述第一计算单元具体用于：

选定一组第一信息比特序列；

利用公式

计算在所述选定的一组第一信息比特序列中所述每个比特位的度量值，其中所述Δ_i为所述选定的一组第一信息比特序列中第i个比特位的度量值，所述i大于等于1且小于等于预设信息比特位的位数与预设修正比特位的位数之和；所述PAPR(u_i＝0)为翻转前的第i个比特的时域OFDM符号的PAPR，所述PAPR(u_i＝1)为翻转后的第i个比特的时域OFDM符号的PAPR，所述第i个比特位于所述被选定的一组第一信息比特序列中第i个比特位；

依次选定各组第一信息比特序列，并利用公式(1)依次计算所述选定各组第一信息比特序列中所述每个比特位的度量值，得到每组第一信息比特序列中每个比特位的度量值。

9.如权利要求7所述装置，其特征在于，所述编码单元具体用于：

利用公式R＝2^a (2)计算第二信息比特序列的组数，所述R为第二信息比特序列的组数，所述a为预设修正比特位的位数，并根据所述第二信息比特序列的组数将所述第二信息比特序列复制生成与所述第二信息比特序列的组数对应的多组第二信息比特序列；

将所述多组第二信息比特序列分别输入到对应的多路极化码编码器中，每组第二信息比特序列对应一路极化码编码器，每路极化码编码器在所述修正比特位为对应的第二信息比特序列插入0或1，并极化编码生成多组极化码码字，每一组所述极化码码字为与所述第一信息比特序列同样位数的第三信息比特序列，每路极化器编码器插入的修正码都不相同且为预设修正比特位的二进制比特所有组合。

10.如权利要求9所述装置，其特征在于，第四计算单元具体用于：

根据预设调制的阶数，将所述每组第三信息比特序列分别进行高阶正交振幅调制QAM，得到对应的每路QAM信号，所述QAM信号为

其中1≤r≤R，所述x^(r)为第r路QAM信号，所述N为单个码字的QAM符号数量，所述

为第r路QAM信号的第N个QAM符号；

对所述每路QAM信号进行快速傅里叶逆变换，得到对应的每组第三信息比特序列的时域OFDM符号

其中所述

为第r组第三信息比特序列的时域OFDM符号，所述i为时域OFDM符号的子载波位置，i∈{1,2,...,N×A}，所述A为过采样因子，所述m为变量，所述j为所述快速傅里叶逆变换公式引入的复数的虚部。

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