一種基于qr分解的信道均衡方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于QR分解的信道均衡方法及系統(tǒng)，該方法包括以下步驟：在發(fā)送端對每個OFDM信號預先做基于離散傅里葉變換的預處理；在接收端采用基于QR分解的信道均衡算法，對經(jīng)過預處理的OFDM信號進行恢復。本發(fā)明首次提出對可見光通信系統(tǒng)中發(fā)送端的OFDM信號進行預處理，并在接收端采用基于QR分解的信道均衡算法，有效地降低了頻率選擇性衰落帶來的影響，同時，在發(fā)送端不需要知道信道的傳輸條件，而且在實際應用過程中，本發(fā)明不需要針對不同的條件進行額外特定的調(diào)整，降低了復雜度和成本，并顯著地提高了傳輸性能。
【專利說明】
-種基于QR分解的信道均衡方法及系統(tǒng)
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及光通信領域，具體設及一種基于QR分解的信道均衡方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 目前的可見光通信系統(tǒng)中，由于電線長度的問題，從兩個或多個不同的光源發(fā)出 的光會在接收端引起較大的延時，運種延時在接收端會引起信號的頻率選擇性衰落。為了 處理運種頻率選擇性衰落，可W在0抑M(0;rthogonal Rrequency Division Multiplexing， 正交頻分復用）系統(tǒng)中采用比特和功率預均衡來補償運類衰落，然而運種方法需要預先知 道信道的特征，運在實際應用中會增加復雜度；也有對發(fā)送端的OFDM信號采用Alamouti code(阿拉莫提碼）的編碼方式，W增加信號抗頻率衰減的能力，然而運種方式在實際應用 中，由于光源產(chǎn)生的信號被編碼成了不同的碼源，需要增加發(fā)射機的數(shù)量。
[0003] 有鑒于此，針對可見光通信系統(tǒng)，急需設計一種新的信道均衡方法，W解決現(xiàn)有的 處理頻率選擇性衰落的方法存在復雜度較高和成本較高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術問題是設計一種新的信道均衡方法，W解決現(xiàn)有的處理頻 率選擇性衰落的方法存在復雜度較高和成本較高的問題。
[0005] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是提供一種基于QR分解的信道 均衡方法，包括W下步驟：
[0006] 在發(fā)送端對每個OFDM信號預先做基于離散傅里葉變換的預處理；
[0007] 在接收端采用基于QR分解的信道均衡算法，對經(jīng)過預處理的(FDM信號進行恢復。 [000引在上述技術方案中，在發(fā)送端對每個(FDM信號預先做基于離散傅里葉變換的預處 理具體包括W下步驟：
[0009] 在發(fā)送端將(FDM信號劃分為多個子帶，并對每個子帶上的(FDM信號做離散傅里葉 變換，然后再對每個OFDM信號做離散傅里葉逆變換，生成OFDM時域信號。
[0010] 在上述技術方案中，具體包括W下步驟：
[00川用Smv表示實際傳輸?shù)?FDM信號，經(jīng)過信道傳輸后，接收到的(FDM頻域信號用Rmv表 示，Rmv首先經(jīng)過基于離散傅里葉變換的預處理后可W表示為：
[0012] RMv = Diag(HMv)PSMV (1)
[001引公式（1)中，Hmv表示信道的頻率響應;Diag化MV)表示對Hmv進行對角矩陣操作;P表 示經(jīng)過基于離散傅里葉變換預處理后得到的NXN矩陣，P的第k行、第1列的元素表示為
[0014] 接下來對信道進行QR分解和對子載波上的數(shù)據(jù)進行均衡，定義矩陣M = Diag化MV) P，并且對矩陣Μ進行QR分解，則公式（1)可W表示為：
[0015] Rmv-MSmv-QRmvSmv (2)
[0016]公式(2)中，Rmv為上Ξ角矩陣，Q為苗矩陣；
[0017] 在公式(2)的左右兩邊都乘W卵，則公式(2)可W表示為：
[001 引
（3)
[0019] 由于Rmv為上立角矩陣，那么哀的第i個元素可W表示為：
[0020]
(4)
[0021] 公式(4)中，巧；!/^表示Rmv的第i行第m列元素，那么第i個子載波上的數(shù)據(jù)*可 W通過子載波i+1，…MV上的數(shù)據(jù)進行恢復，如公式(5)所示：
[0022]
(5)
[0023] 公式(5)中，<57;,,^表示5^；^^判決后的數(shù)據(jù)。
[0024] 在上述技術方案中，所述Hmv通過信道估計獲得。
[0025] 本發(fā)明還提供了一種基于QR分解的信道均衡系統(tǒng)，包括發(fā)射端和接收端，
[0026] 在發(fā)射端，通過信號發(fā)生器產(chǎn)生要發(fā)送的基帶信號，利用多個Lm)分別對每個基帶 信號進行調(diào)制，生成光強度調(diào)制信號，并發(fā)送至接收端；
[0027] 在接收端，光電探測器接收發(fā)射端發(fā)送的光強度調(diào)制信號，通過數(shù)字信號處理裝 置對光強度調(diào)制信號進行信道均衡和判決W恢復基帶信號。
[0028] 在上述技術方案中，所述數(shù)字信號處理裝置包括低通濾波器、示波器和LED。
[0029] 本發(fā)明首次提出對可見光通信系統(tǒng)中發(fā)送端的OFDM信號進行預處理，并在接收端 采用基于QR分解的信道均衡算法，有效地降低了頻率選擇性衰落帶來的影響，同時，在發(fā)送 端不需要知道信道的傳輸條件，而且在實際應用過程中，本發(fā)明不需要針對不同的條件進 行額外特定的調(diào)整，降低了復雜度和成本，并顯著地提高了傳輸性能。
【附圖說明】
[0030] 圖1為本發(fā)明實施例提供的實際應用場景圖；
[0031 ]圖2為本發(fā)明實施例提供的一種基于QR分解的信道均衡方法流程圖；
[0032] 圖3為本發(fā)明實施例提供的一種基于QR分解的信道均衡系統(tǒng)的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0033] 本發(fā)明通過對發(fā)送端的(FDM信號進行預處理，即在發(fā)送端對每個0抑Μ信號預先做 離散傅里葉變換，再對每個OFDM信號做離散傅里葉逆變換，使得每個OFDM信號上各個子載 波上的數(shù)據(jù)相互關聯(lián)，使得當頻率選擇性衰落發(fā)生在某個子載波上的時候，其余未發(fā)生明 顯頻率選擇性衰落的子載波可W用來恢復該子載波(發(fā)生頻率選擇性衰落的子載波)上的 信息。同時，在接收端采用基于QR分解的信道均衡算法，對經(jīng)過預處理的OFDM信號進行恢 復，使得每個0抑Μ信號的子載波上的數(shù)據(jù)可W同時恢復。
[0034] 下面結合說明書附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做出詳細的說明。
[0035] 如圖1所示，為本發(fā)明實施例的實際應用場景圖，在實際情況中，電線長度的不同 會導致在某些重疊區(qū)域接收到的信號會發(fā)生頻率選擇性衰落，如果功率差較小，更會引起 很強的頻率選擇性衰落。
[0036] 本發(fā)明實施例提供了一種基于QR分解的信道均衡方法，如圖2所示，包括W下步 驟：
[0037] S1、在發(fā)送端對每個OFDM信號預先做基于離散傅里葉變換的預處理，即DFT (Discrete Fourier Transform,離散傅里葉變換）解調(diào)。
[0038] S2、在接收端采用基于QR分解的信道均衡算法，對經(jīng)過預處理的OFDM信號進行恢 復。
[0039] S1具體包括W下步驟:在發(fā)送端將OFDM信號劃分為V個子帶，并對每個子帶上的 0抑Μ信號做Μ點的DFT，然后再對每個(FDM信號做N點的IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform,離散傅里葉逆變換）（其中，N〉MV)，生成(FDM時域信號。
[0040] 本發(fā)明提供的信道均衡方法的具體流程為：用Smv表示實際傳輸?shù)腛FDM信號，經(jīng)過 信道傳輸后，接收到的0抑Μ頻域信號用Rmv表示，Rmv首先經(jīng)過DFT解調(diào)后可W表示為： 幽]RMv = Diag(HMv)PSMv (1)
[0042] 公式（1)中，Hmv表示信道的頻率響應，可通過信道估計獲得;Diag(HMV)表示對Hmv進 行對角矩陣操作;P表示經(jīng)過基于離散傅里葉變換預處理后得到的NXN矩陣，P的第k行、第1 列的元素表示3
[0043] 接下來對信道進行QR分解和對子載波上的數(shù)據(jù)進行均衡，定義矩陣M = Diag化MV) P，并且對矩陣Μ進行QR分解，則公式（1)可W表示為：
[0044] Rmv=MSmv=QRmvSmv (2)
[0045] 公式(2)中，Rmv為上Ξ角矩陣，Q為苗矩陣；
[0046] 在公式(2)的左右兩邊都乘W卵，則公式(2)可W表示為：
[0047]
(穿）
[004引由于Rmv為上Ξ角矩陣，那么的第i個元素可W表示為：
[0049]
(4)
[0050] 從公式(4)可W看出，袁不受子載波1，2，-，4的影響，其中，灰^>；^表示1^的第1 行第m列元素，那么第i個子載波上的數(shù)據(jù)可W通過子載波? + 1，···Μν上的數(shù)據(jù)進行恢 復，如公式(5)所示：
[0051 ]
(掃)
[005^ 公式(5)中，表示判決后的數(shù)據(jù)，從公式(5)可W看出，采用QR分解的方 法可W-次性恢復整個OFDM信號，由于所有子載波上的數(shù)據(jù)相關聯(lián)，所W本方案有效地降 低了某個或者某些子載波因為頻率選擇性衰落所受到的影響。
[0053] 本發(fā)明實施例還提供了一種基于QR分解的信道均衡系統(tǒng)，如圖3所示，包括發(fā)射端 10和接收端20，
[0054] 在發(fā)射端10,通過信號發(fā)生器產(chǎn)生要發(fā)送的基帶信號，利用多個L邸分別對每個基 帶信號進行調(diào)制，生成光強度調(diào)制信號，并發(fā)送至接收端20。
[0055] 在接收端20,光電探測器接收發(fā)射端10發(fā)送的光強度調(diào)制信號，通過數(shù)字信號處 理裝置對光強度調(diào)制信號進行信道均衡和判決W恢復基帶信號。
[0056] 數(shù)字信號處理裝置包括低通濾波器、示波器和LED。
[0057] 本方案僅采用一個發(fā)射機將相同的OFDM信號發(fā)送到各個LED(本實施例W兩個LED 為例)上，降低了復雜度和成本。
[005引本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下作出的結構變化， 凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術方案，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1. 一種基于QR分解的信道均衡方法，其特征在于，包括以下步驟： 在發(fā)送端對每個OFDM信號預先做基于離散傅里葉變換的預處理； 在接收端采用基于QR分解的信道均衡算法，對經(jīng)過預處理的OFDM信號進行恢復。2. 如權利要求1所述的基于QR分解的信道均衡方法，其特征在于，在發(fā)送端對每個OFDM 信號預先做基于離散傅里葉變換的預處理具體包括以下步驟： 在發(fā)送端將OFDM信號劃分為多個子帶，并對每個子帶上的OFDM信號做離散傅里葉變 換，然后再對每個OFDM信號做離散傅里葉逆變換，生成OFDM時域信號。3. 如權利要求1所述的基于QR分解的信道均衡方法，其特征在于，具體包括以下步驟： 用Smv表不實際傳輸?shù)腛FDM信號，經(jīng)過信道傳輸后，接收到的OFDM頻域信號用Rmv表不， Rmv首先經(jīng)過基于離散傅里葉變換的預處理后可以表示為： RMv=Diag(HMv)PSMv (1) 公式（1)中，Hmv表示信道的頻率響應;Diag(HMv)表示對Hmv進行對角矩陣操作;P表示經(jīng) 過基于離散傅里葉變換預處理后得到的NX N矩陣，P的第k行、第1列的元素表示為接下來對信道進行QR分解和對子載波上的數(shù)據(jù)進行均衡，定義矩陣M = Diag(HMV)P，并 且對矩陣Μ進行QR分解，則公式（1)可以表示為： Rmv=MSmv = QRmvSmv (2) 公式(2)中，Rmv為上三角矩陣，Q為酋矩陣； 在公式(2)的左右兩邊都乘以QH，則公式(2)可以表示為：(3) 由于Rmv為上三角矩陣，那么^的第i個元素可以表示為：(：4) 公式⑷中，^表示Rmv的第i行第m列元素，那么第i個子載波上的數(shù)據(jù)5^,,可以通過 子載波i+Ι，…MV上的數(shù)據(jù)進行恢復，如公式(5)所示：(5) 公式(5)中，〈5丨;，〉表示&判決后的數(shù)據(jù)。4. 如權利要求3所述的基于QR分解的信道均衡方法，其特征在于，所述Hmv通過信道估計 獲得。5. -種基于QR分解的信道均衡系統(tǒng)，其特征在于，包括發(fā)射端和接收端， 在發(fā)射端，通過信號發(fā)生器產(chǎn)生要發(fā)送的基帶信號，利用多個LED分別對每個基帶信號 進行調(diào)制，生成光強度調(diào)制信號，并發(fā)送至接收端； 在接收端，光電探測器接收發(fā)射端發(fā)送的光強度調(diào)制信號，通過數(shù)字信號處理裝置對 光強度調(diào)制信號進行信道均衡和判決以恢復基帶信號。6.如權利要求5所述的基于QR分解的信道均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字信號處理裝 置包括低通濾波器、示波器和LED。
【文檔編號】H04L25/03GK105871763SQ201610371424
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】李響, 游善紅, 陳夢遲, 王震, 王穎, 胡榮, 邱英
【申請人】武漢郵電科學研究院