辉煌彩票下载

版权所有 ? 《光通信技术》编辑部

地址:桂林市七星区六合路98号(541004) ? ? ? ?电话:0773-6346107

引用本文:

田致铭,孟李林,白菊蓉:可见光峰均比抑制算法电路设计及验证[J]. 光通信技术,2018,42(11):31-35

可见光峰均比抑制算法电路设计及验证

田致铭,孟李林,白菊蓉
(西安邮电大学 电子工程学院,西安 710121)

摘要:针对可见光通信系统中峰均功率比(PAPR)抑制问题,设计了一种优化的基于直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)系统的预留子载波(Tone Reservation,TR)算法数字电路。通过改进的限幅信号求取表达式和最小二乘法(Least Squares Approximation,LSA)迭代步长算法来优化电路。新算法不仅迭代次数减小且无需对欧拉公式进行运算,进而提升运算速度。采用Matlab软件对PAPR抑制性能进行仿真验证;采用FPGA对所设计的数字电路进行功能验证,电路在SYNOPSYS公司Design-Compile软件及SMIC.18 CMOS工艺标准单元库下,其工作频率可达200MHz。
关键词:可见光通信;直流偏置光正交频分复用;预留子载波算法;峰均功率比
中图分类号:TN929.1 文献标识码:A 文章编号:1002-5561(2018)11-0031-05
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2018.11.008

0 引言
       在可见光通信(VLC)的直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)系统中,由于光的能量在信道中衰减,光强在一定程度上影响着传输距离与误码率[1]。但硬件设备不能满足对光强无限提高的要求。光信号的有效传输,需保障所传输的信号在最小峰值不被衰减和噪声干扰的情况下,最高峰值不因发送端LED的非线性区畸变而失真。因此,信号传输必须考虑峰均功率比(PAPR)问题,以提高传输性能。不同于无线电通信系统,DCO-OFDM系统的误码率受光电器件的分辨率影响,故不可能无限制地减小PAPR。从可见光信号限幅角度考虑,文献[1]针对LED的特性,对光信号的最大光强放大比例进行研究,并未降低原信号的PAPR,也未能有效避免误码率骤增的可能性;文献[2]在文献[1]思想基础上对接收机加以改进,利用迭代判决指导方法减少限幅失真,光信号的PAPR未能得到有效控制;文献[3]利用高斯矩阵线性可分的特性证明了预留子载波限幅(Tone Reservation-Clipping,TR-clipping)算法可以有效控制DCO-OFDM中信号PAPR大小;文献[4,5]等资料在TR-clipping算法基础上通过与其它PAPR抑制算法加以综合,将其运用于DCO-OFDM系统,PAPR可被有效抑制。但此类文献中的TR算法迭代次数多,导致算法运算复杂度高,并且需要对ejθ进行欧拉公式运算,这严重影响电路性能。针对此问题,本文设计一种优化的基于DCO-OFDM系统的预留子载波(Tone Reservation,TR)算法数字电路。

6 结束语
       本文针对可见光的DCO-OFDM系统的PAPR问题进行了讨论。首先,为免去对ejθ的运算,在分析PAPR与畸变信号的关系的基础上,利用最速下降法的思想得出一种求取限幅信号的新算法;然后,为进一步减少运算量,在分析DCO-OFDM信号统计分布的基础上,提出了新的限幅信号比例控制因子,以及改进的LSA迭代步长算法;最后,通过Matlab软件仿真、FPGA的功能验证以及基于SMIC.18标准单元库的仿真综合,说明优化算法及其电路的有效性。此外,本文在电路规模上对前人文献进行了补充说明,希望对其它用到TR算法思想的组合方法也能提供一定的借鉴。
       与原算法相比,改进后算法的部分参量采用近似解,并向目标PAPR的近似值更快速趋近。改进后的算法迭代次数减少,求取迭代变量的运算量降低,通过免去对ejθ的运算,提高了电路的运算效率。由于收敛速度加快,当迭代次数一定时,PAPR抑制性能有所提高。仿真结果表明:改进后的算法其性能差异不明显,BER性能在合理范围内。本文将设计的数字电路也进行了仿真验证,算法电路功能正常且性能稳定;同时给出了对应的资源报告作为参考。