基于MIMO-OFDM可见光通信系统降低PAPR算法研究

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LED可以在满足照明的同时实现高速通信,具有通信速度快、安全、抗电磁干扰等特点,具有广泛应用前景。但由于照明需要,采用多个LED阵列作为信号发射源,造成多径效应,降低通信质量。为此抗多径能力较强、多信号源同时传输的MIMO-OFDM调制方法得到应用。然而MIMO-OFDM中信号由多个子信道信号组成,随着信号中同向成为的叠加,必然会引起较高的PAPR(峰均值比)。实验表明,较高的峰均功率比会造成信号在通过相关器件时的非线性失真。因此,降低均峰值比成为提高基于MIMO-OFDM的可见光通信系统质量的重要途径。目前降低峰均值比的方法可以分为三大类:概率类、信号预畸变类以及编码类。其中,概率类算法能够在不增加误码率的条件之下降低系统的PAPR,但是这类算法计算量加大并且降低PAPR效果不是很明显;信号预畸变类算法结构简单、效果明显,但是会增加系统的误码率。本文从前两类算法出发,充分均衡了计算复杂度、降低PAPR效果以及引入误差三方面的关系,提出了一种联合使用概率类算法中的部分传输序列(PTS)以及信号预畸变类算法中的压扩(Companding)的算法—-PTS-Companding算法来降低系统的PAPR。通过研究信号自相关性与峰均值比的关系,叠加自相关性较低的训练序列来进一步降低系统的PAPRo理论分析和MATLAB仿真表明,改进算法的计算复杂度以及引入误差与PTS-Companding算法相当,但是PAPR比PTS-Companding算法的PAPR优化了0.7dB左右;引入误差与压扩算法相当,但是PAPR比压扩算法的PAPR优化了1dB左右;计算复杂度与PTS算法相当,但是PAPT比PTS算法PAPR优化了2.2dB左右;比原始信号优化了4.5dB左右。因此本文提出的叠加训练序列的PTS-Companding联合算法可以在不增加计算复杂度的情况下,降低峰均功率比,提高LED通信系统的通信质量。
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