本发明公开了一种同时传输三路信号的光OFDM方法，其特征在于：发射端在传统的PAM‑DMT的信号上依次叠加ACO‑OFDM信号和DCO‑OFDM信号，接收端利用三路信号间的干扰关系依次检测出PAM‑DMT、ACO‑OFDM和DCO‑OFDM信号，从而实现PAM‑DMT、ACO‑OFDM和DCO‑OFDM三路信号的同时传输。该方法充分利用了光OFDM的载波资源，提升了系统的频谱利用率，同时只需要加入较少的直流，在频谱有效性和功率有效性之间实现了较好的折衷。
1.一种同时传输三路信号的光OFDM方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)发送端将PAM-DMT、ACO-OFDM和DCO-OFDM信号合并后发送；具体包括以下步骤：(1.1)原始的串行二进制数据通过串/并转换分为并行的三路数据，每路数据比特的具体比例关系由三路数据进行星座映射的星座阶数决定；
(1.2)对第一路数据进行Mpam阶PAM星座映射，然后进行PAM-DMT调制；Mpam为大于1的正整数；
(1.3)对第二路数据进行Maco阶PAM星座映射，然后放在奇数子载波的实部上，进行ACO-OFDM调制；Maco为大于1的正整数；
(1.4)对第三路数据进行Mdco阶PAM星座映射，然后放在偶数子载波的实部上，进行DCO-OFDM调制；Mdco为大于1的正整数；
(1.5)将调制得到的PAM-DMT、ACO-OFDM和DCO-OFDM三路信号相加合并，对得到的时域信号加循环前缀，做数模转换后送至LED灯转变为光信号发送；
(2)接收端检测收到的光信号强度，利用三路信号间的干扰关系依次检测出PAM-DMT、ACO-OFDM和DCO-OFDM信号；具体包括以下步骤：(2.1)接收端检测收到的光信号强度，对接收信号模数转换、去除循环前缀，即定时同步，得到离散采样序列信号；
(2.2)步骤(2.1)中得到的信号为三路信号的叠加，对此序列直接进行PAM-DMT解调，检测出PAM-DMT支路的数据；
(2.3)根据步骤(2.2)中PAM-DMT支路的解调结果，重建PAM-DMT信号，从接收信号中减去，得到的信号是ACO-OFDM信号与DCO-OFDM信号的叠加；
(2.4)对步骤(2.3)得到的信号直接进行ACO-OFDM解调，检测出ACO-OFDM支路的数据；
(2.5)根据步骤(2.4)中ACO-OFDM信号的解调结果，重建ACO-OFDM信号，从步骤(2.3)得到的信号中减去，获得单纯的DCO-OFDM信号；
(2.6)对步骤(2.5)得到的信号进行DCO-OFDM解调，检测出DCO-OFDM支路的数据。
2.根据权利要求1所述的同时传输三路信号的光OFDM方法，其特征在于，利用步骤(2)的检测结果，接收端通过迭代干扰消除的方式进一步提升检测性能，具体包括以下步骤：(3.1)根据已有的ACO-OFDM和DCO-OFDM支路的检测结果，重建ACO-OFDM和DCO-OFDM信号，分别从接收信号中减去，获得单纯的PAM-DMT信号；
(3.2)对步骤(3.1)得到的信号做pairwise clipping后，进行PAM-DMT解调,检测出PAM-DMT支路的数据；
(3.3)根据已有的PAM-DMT和DCO-OFDM支路的检测结果，重建PAM-DMT和DCO-OFDM信号，分别从接收信号中减去，获得单纯的ACO-OFDM信号；
(3.4)对步骤(3.3)得到的信号做pairwise clipping后，进行ACO-OFDM解调,检测出ACO-OFDM支路的数据；
(3.5)根据已有的PAM-DMT和ACO-OFDM支路的检测结果，重建PAM-DMT和ACO-OFDM信号，分别从接收信号中减去，获得单纯的DCO-OFDM信号；
(3.6)对步骤(3.5)得到的信号进行DCO-OFDM解调，检测出DCO-OFDM支路的数据。
一种同时传输三路信号的光OFDM方法
技术领域
[0001] 本发明是实现三路信号同时传输的光正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)方案，属于可见光通信技术领域。
背景技术
[0002] 无线通信技术的最终目标是让人们可以在任何地点任何时间和任何人进行任何内容(语音、视频)的通信，通信技术的不断发展使这一目标离我们越来越近。现有的移动电话系统和无线局域网(Wireless Local Area Networks，WLAN)路由器等通信系统设备基本都以无线电频段的电磁波作为信号载体。但是，无线电的频谱资源是有限的，随着人们对无线通信速率要求的提高，现有的频谱资源已经逐渐不能满足需求。据统计表明，目前无线通信数据的年增长率达到了80％，而频谱利用率的年增长率仅为12％。如此下去，频谱资源将成为制约无线通信发展的因素，人们迫切需要寻找新的无线通信方式。由于绿色节能、无需频谱规划、传输速率高和保密性好等优点，可见光通信技术被看作是一种重要的室内通信覆盖技术。
[0003] 由于可见光通信系统采用强度调制和直接检测，因此要求发送的信号必须是非负的。为了满足信号非负性的要求，现阶段主要有三种基本的光OFDM方案：直流偏置光OFDM(direct current biased optical OFDM，DCO-OFDM)、非对称限幅光OFDM(asymmetrically clipped optical OFDM，ACO-OFDM)和脉冲幅度离散多音调制(pulse-amplitude-modulated discrete multitone，PAM-DMT)等。DCO-OFDM通过添加直流偏置的方式把负值波形抬高，保证了信号非负，其优点是结构简单，但缺点是功率开销较大。ACO-OFDM和PAM-DMT通过限幅保证信号非负，但是由于限幅噪声的影响，只能达到DCO-OFDM一半的频谱效率。为了提升光OFDM系统的频谱效率，同时兼顾系统的功率效率，提出新的光OFDM传输方案十分有必要。
发明内容
[0004] 发明目的：本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种同时传输三路信号的光OFDM方案，该方案在只需要加入较少直流的前提下，提升了光OFDM系统的频谱效率，在系统的频谱有效性和功率有效性之间实现了较好的折衷。
[0005] 技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0006] 一种同时传输三路信号的光OFDM方法，包括以下步骤：
[0007] (1)发送端将PAM-DMT、ACO-OFDM和DCO-OFDM信号合并后发送；
[0008] (2)接收端检测收到的光信号强度，利用三路信号间的干扰关系依次检测出PAM-DMT、ACO-OFDM和DCO-OFDM信号。
[0009] 进一步地，所述步骤(1)具体包括：
[0010] (1.1)原始的串行二进制数据通过串/并转换分为并行的三路数据，每路数据比特的具体比例关系由三路数据进行星座映射的星座阶数决定；
[0011] (1.2)对第一路数据进行Mpam阶PAM星座映射，然后进行PAM-DMT调制；Mpam为大于1的正整数；
[0012] (1.3)对第二路数据进行Maco阶PAM星座映射，然后放在奇数子载波的实部上，进行ACO-OFDM调制；Maco为大于1的正整数；
[0013] (1.4)对第三路数据进行Mdco阶PAM星座映射，然后放在偶数子载波的实部上，进行DCO-OFDM调制；Mdco为大于1的正整数；
[0014] (1.5)将调制得到的PAM-DMT、ACO-OFDM和DCO-OFDM三路信号相加合并，对得到的时域信号加循环前缀，做数模转换后送至LED灯转变为光信号发送。
[0015] 进一步地，所述步骤(2)具体包括：
[0016] (2.1)接收端检测收到的光信号强度，对接收信号模数转换、去除循环前缀(即定时同步)，得到离散采样序列信号；
[0017] (2.2)此信号为三路信号的叠加，可对此序列直接进行PAM-DMT解调，检测出PAM-DMT支路的数据；
[0018] (2.3)根据步骤(2.2)中PAM-DMT支路的解调结果，重建PAM-DMT信号，从接收信号中减去，得到的信号是ACO-OFDM信号与DCO-OFDM信号的叠加；
[0019] (2.4)对步骤(2.3)得到的信号直接进行ACO-OFDM解调，检测出ACO-OFDM支路的数据；
[0020] (2.5)根据步骤(2.4)中ACO-OFDM信号的解调结果，重建ACO-OFDM信号，从步骤(2.3)得到的信号中减去，获得单纯的DCO-OFDM信号；
[0021] (2.6)对步骤(2.5)得到的信号进行DCO-OFDM解调，检测出DCO-OFDM支路的数据。
[0022] 利用步骤(2)的检测结果，接收端通过迭代干扰消除的方式进一步提升检测性能，具体包括以下步骤：
[0023] (3.1)根据已有的ACO-OFDM和DCO-OFDM支路的检测结果，重建ACO-OFDM和DCO-OFDM信号，分别从接收信号中减去，获得单纯的PAM-DMT信号；
[0024] (3.2)对步骤(3.1)得到的信号做pairwise clipping后，进行PAM-DMT解调,检测出PAM-DMT支路的数据；
[0025] (3.3)根据已有的PAM-DMT和DCO-OFDM支路的检测结果，重建PAM-DMT和DCO-OFDM信号，分别从接收信号中减去，获得单纯的ACO-OFDM信号；
[0026] (3.4)对步骤(3.3)得到的信号做pairwise clipping后，进行ACO-OFDM解调,检测出ACO-OFDM支路的数据；
[0027] (3.5)根据已有的PAM-DMT和ACO-OFDM支路的检测结果，重建PAM-DMT和ACO-OFDM信号，分别从接收信号中减去，获得单纯的DCO-OFDM信号；
[0028] (3.6)对步骤(3.5)得到的信号进行DCO-OFDM解调，检测出DCO-OFDM支路的数据。
[0029] 有益效果：与现有技术相比，本发明提出的光OFDM传输方法充分利用了光OFDM的载波资源，提升了系统的频谱利用率，同时只需要加入较少的直流，在频谱有效性和功率有效性之间实现了较好的折衷。
附图说明
[0030] 图1为系统发送端和接收端框图。
具体实施方式
[0031] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0032] 本发明实施例公开了一种同时传输三路信号的光OFDM方案。如图1所示，我们考虑一个OFDM系统中有N个载波，假设通信信道为加性高斯白噪声信道。本发明实施例的方法主要包括如下步骤：
[0033] (1)发送端将PAM-DMT、ACO-OFDM和DCO-OFDM信号合并后发送。包括为以下步骤：
[0034] 第一步：原始的串行二进制数据比特通过串/并转换分为并行的三路数据，每路数据比特的具体比例关系由三路数据进行星座映射的星座阶数决定；
[0035] 第二步：对第一路数据进行Mpam阶PAM星座映射，然后进行PAM-DMT调制；
[0036] 第三步：对第二路数据进行Maco阶PAM星座映射，然后放在奇数子载波的实部上，进行ACO-OFDM调制；
[0037] 第四步：对第三路数据进行Mdco阶PAM星座映射，然后放在偶数子载波的实部上，进行DCO-OFDM调制；
[0038] 第五步：将PAM-DMT、ACO-OFDM和DCO-OFDM三路信号相加合并，对得到的时域信号加循环前缀，做数模转换后送至LED灯转变为光信号发送。
[0039] (2)接收端检测收到的光信号强度，利用三路信号间的干扰关系依次检测出PAM-DMT、ACO-OFDM和DCO-OFDM信号。包括以下步骤：
[0040] 第一步：接收端检测收到的光信号强度，对接收信号模数转换、去除循环前缀(即定时同步)，得到离散采样序列信号；
[0041] 第二步：此信号为三路信号的叠加，可对此序列直接进行PAM-DMT解调，检测出PAM-DMT支路的数据；
[0042] 第三步：根据第二步中PAM-DMT支路的解调结果，重建PAM-DMT信号，从接收信号中减去，得到的信号是ACO-OFDM信号与DCO-OFDM信号的叠加；
[0043] 第四步：对第三步得到的信号直接进行ACO-OFDM解调，检测出ACO-OFDM支路的数据；
[0044] 第五步：根据第四步中ACO-OFDM信号的解调结果，重建ACO-OFDM信号，从第三步得到的信号中减去，获得单纯的DCO-OFDM信号；
[0045] 第六步：对第五步得到的信号进行DCO-OFDM解调，检测出DCO-OFDM支路的数据。
[0046] (3)利用步骤(2)的检测结果，以迭代干扰消除的方式进一步提升检测性能。包括以下步骤：
[0047] 第一步：根据已有的ACO-OFDM和DCO-OFDM支路的检测结果，重建ACO-OFDM和DCO-OFDM信号，分别从接收信号中减去，获得单纯的PAM-DMT信号；
[0048] 第二步：对第一步得到的信号做pairwise clipping后，进行PAM-DMT解调,检测出PAM-DMT支路的数据；
[0049] 第三步：根据已有的PAM-DMT和DCO-OFDM支路的检测结果，重建PAM-DMT和DCO-OFDM信号，分别从接收信号中减去，获得单纯的ACO-OFDM信号；
[0050] 第四步：对第三步得到的信号做pairwise clipping后，进行ACO-OFDM解调,检测出ACO-OFDM支路的数据；
[0051] 第五步：根据已有的PAM-DMT和ACO-OFDM支路的检测结果，重建PAM-DMT和ACO-OFDM信号，分别从接收信号中减去，获得单纯的DCO-OFDM信号；
[0052] 第六步：对第五步得到的信号进行DCO-OFDM解调，检测出DCO-OFDM支路的数据。
[0053] 虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
