一種基于編碼的aco-ofdm系統(tǒng)峰均比抑制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于大氣激光通信領域，尤其涉及針對大氣激光通信系統(tǒng)的傳輸環(huán)境和 ACO-OFDM系統(tǒng)特性提出的一種基于編碼的ACO-OFDM系統(tǒng)峰均比抑制方法。
【背景技術】
[0002] 大氣激光通信是一種以大氣為傳輸媒介，利用激光作為信號載體來實現(xiàn)點對點、 點對多點和多點對多點的語音、數(shù)據(jù)、圖像信息雙向傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g。大氣激光通信具有保 密性好，抗干擾性強、通信容量大、開通方便快捷、費用低廉等特點，在解決目前寬帶網(wǎng)絡通 信中"最后一公里"問題和應急通信等方面有著良好的應用前景。
[0003]由于大氣激光通信系統(tǒng)常采用光強度調制，系統(tǒng)中的信號必須是實信號且是非負 的。為滿足信號在時域上的上述特點，考慮使用ACO-OFDM技術，ACO-OFDM是一種特殊的 OFDM技術，與無線OFDM系統(tǒng)比較相似。首先，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)源進行串并轉換及映射為一 個長度為N的復數(shù)向量X。然后，通過對向量X進行快速傅里葉逆變換（IFFT)，可以得到 OFDM時域信號。在光強調制/直接檢測系統(tǒng)（頂/DD)中，基帶信號是不能夠對高頻載波進 行正交調制的，所以經(jīng)IFFT變換得到的時域信號必須是實信號，而不能是復信號。為了得 到這種信號，復數(shù)向量A要滿足Hermitian對稱，之后加入循環(huán)前綴（CP)，可以有效地消除 ISI和ICI。滿足上述條件的復數(shù)向量A經(jīng)IFFT變換產生一個雙極性時域向量，為了實現(xiàn) 頂/DD信道單極性信號，對時域向量中所有的負值信號做歸零處理。這已經(jīng)被證明，如果僅 有奇數(shù)子載波被調制，這種非對稱限幅只會使奇數(shù)子載波上的信號幅值減小一半，并且引 起的限幅噪聲全部落在偶數(shù)子載波上，之后對得出的數(shù)據(jù)進行數(shù)模轉換進行發(fā)射。
[0004] 在接收端，對接收的信息位進行模數(shù)轉換，然后去除循環(huán)前綴（CP)，然后通過FFT 變換對接收信號進行解調及信息位的提取，得到復數(shù)向量Y，之后解映射及并串轉換，恢復 出原始數(shù)據(jù)流?？芍跊]有噪聲和失真的情況下，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以完全被恢復。
[0005] 但由于OFDM技術的特殊性，高峰均比（PeaktoAveragePowerRatio，PAPR) - 直是系統(tǒng)所要克服的關鍵問題之一。在大氣激光通信系統(tǒng)中，較高的峰均比不僅會對光調 制器的調制效率產生較大影響，還易對人體器官造成傷害。所以針對此系統(tǒng)的峰均比抑制 技術研究顯得尤為重要。
[0006] 目前已有的抑制峰均比的方法大致可分為三類：限幅類、編碼類、概率類。三類方 法具有各自的優(yōu)點但也都存在缺陷。限幅類包括限幅濾波，峰值加窗，壓縮擴張變換等，這 種技術在不引入很大計算量的情況下使PAPR得到有效降低，但這種非線性過程會帶來帶 內失真，誤碼率以及帶外輻射，頻譜利用率也相應降低了。編碼類的基本思想是利用不同的 編碼特性把傳輸信號分為不同的碼字，從而選擇PAPR較小的碼字進行傳輸，避開會使OFDM 信號出現(xiàn)峰值的碼字，但它的編碼效率比較低，只適合于子載波數(shù)目較小的情況。概率類包 括選擇性映射和部分傳輸序列兩種方法，它是利用不同的加擾序列對OFDM符號進行加權 處理，可有效降低信號的PAPR值又不對信號產生畸變，且適用于任意數(shù)量的子載波數(shù)，但 由于需要傳送輔助信息位，所以其頻率利用率低，而且增加了系統(tǒng)的復雜度。
[0007] 因為ACO-OFDM系統(tǒng)傳輸?shù)男盘柺菍嵭盘柷曳秦?，以上用于無線OFDM系統(tǒng)的PAPR 抑制方法并不能直接應用于ACO-OFDM系統(tǒng)，本發(fā)明將在此基礎上，對ACO-OFDM系統(tǒng)的PAPR 抑制技術進行研究。

【發(fā)明內容】

[0008] 本發(fā)明的目的是針對非對稱限幅光OFDM(AsymmetricallyClippedOptical OFDM，AC0-0FDM)通信系統(tǒng)內存在較高的峰均比這個問題，提出了一種簡單有效的編、能夠 抑制系統(tǒng)峰均比的，一種基于編碼的AC0-0FDM系統(tǒng)峰均比抑制方法。
[0009] 一種基于編碼的AC0-0FDM系統(tǒng)峰均比抑制方法，在發(fā)射端，對AC0-0FDM系統(tǒng)的輸 入比特流進行編碼操作，然后對編碼得到的信息流進行串并轉換及映射，將得到的信號進 行AC0-0FDM調制后發(fā)射出去；在接收端，對接收到信號進行OFDM的解調及信息位的提取， 之后對信息流進行串并轉換及解映射，最后對解映射得到的比特流進行譯碼操作得到輸出 比特流。
[0010] 一種基于編碼的AC0-0FDM系統(tǒng)峰均比抑制方法，還可以包括：
[0011] 1、編碼方法為：
[0012] (1)輸入h(m+1) +w位的數(shù)據(jù)比特流，其中w取值為Iog2(m! /2)，M= 2h對應于M 進制星座映射，將輸入的數(shù)據(jù)比特流的前h(m+1)位，依次取h位，形成一個十進制序列，共 有m+1個十進制序，后w位形成一個十進制數(shù)s，求取RM碼的陪集矩陣pe;
[0013] (2)根據(jù)得到的十進制數(shù)s選擇陪集矩陣pe中的第s+1行的行向量，將第s+1行 的行向量與上步得到的十進制序列組成互補序列；
[0014] (3)將上步中得到的互補序列與生成矩陣G= [GqG1G2]T進行模2加操作，完成整 個編碼過程，求取2階RM的生成矩陣G= [GidG1G2]T，其中G。是n= 2m的全" 1"向量，G:是
[0015] 2、譯碼方法：
[0016] (1)首先對陪集序列進行與編碼方法類似的操作，取陪集序列pe與生成矩陣中的 62相乘取模2,得到與陪集序列個數(shù)相同的數(shù)據(jù)序列M= (peXG2)mod2 ;
[0017] (2)對接收端所接收的數(shù)據(jù)序列R與上步得到的數(shù)據(jù)序列M進行模2減法，得到重 新組合的矩陣X= (R-M)mod2 ;
[0018] (3)對上步得到的矩陣X進行FHT變換得到相關值矩陣Y，查找相關值矩陣Y中絕 對值的最大值Yniax，記下其行號i與列號j，以及該元素數(shù)值的正負；
[0019] (4)根據(jù)上步得到的信息進行譯碼，i-1轉換成二進制對應輸入序列的后w位，j-1 轉換成二進制對應輸入序列的2~h(m+1)位，如果Ynax為正，則輸入序列的第一位譯為"0"； 如果Yniax為負，則第一位譯為" 1"，最后得到原始h(m+1) +w位輸入序列。
[0020] 有益效果：
[0021] 與現(xiàn)有的AC0-0FDM系統(tǒng)PAPR的抑制技術相比，本發(fā)明采用的編譯碼方案所產生 的系統(tǒng)復雜度小，PAPR抑制效果顯著。本發(fā)明譯碼算法相比傳統(tǒng)的RM碼譯碼算法在復雜 度和傳輸誤碼性能上都有明顯改善。
[0022] 本發(fā)明屬于大氣激光通信領域，針對在該領域中應用的AC0-0FDM系統(tǒng)中存在的 峰均比（PAPR)較高的問題，提出了一種詳細的系統(tǒng)編碼方法，并針對該編碼方法設計了一 種簡單有效的譯碼方案。編碼方法是利用格雷互補序列與RM碼的關系對傳輸序列進行分 組編碼，生成具有較小的PAPR特性的傳輸信號，從而大幅度減小了ACO-OFDM系統(tǒng)的PAPR。 譯碼方法是根據(jù)編碼算法中的矩陣特點，提出一種快速的譯碼算法，譯碼中把編碼過程中 的兩步運算成功簡化為一步運算，同時這種方案不僅可以大幅削減ACO-OFDM系統(tǒng)PAPR，還 具有一定的糾錯能力。
【附圖說明】
[0023] 圖1為ACO-OFDM通信系統(tǒng)框圖；
[0024] 圖2為加入編/譯碼模塊后的系統(tǒng)框圖；
[0025] 圖3為本發(fā)明算法下編碼器原理框圖；
[0026] 圖4為本發(fā)明算法下譯碼器原理框圖；
[0027] 圖5為采用算法前后的系統(tǒng)互補累計分布函數(shù)曲線；
[0028] 圖6為ACO-OFDM系統(tǒng)誤碼率性能比較示意圖。
【具體實施方式】
[0029] 下面將結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0030] 本發(fā)明主