基于组合索引与欧氏距离相结合的OFDM-IM可见光通信系统研究

直流偏置光正交频分复用系统(DCO-OFDM)存在较高的峰均比(PAPR)、易受多径干扰和噪声频偏等影响。因此该文将载波索引调制(IM)引入DCO-OFDM中,提出适合可见光通信(VLC)的DCO-OFDM-IM调制方案。该方案采用基于组合索引与欧氏距离相结合的信号映射约束模型对子载波进行分块组合索引,不仅可在信号域使用传统星座调制传递信息,还可通过频率域利用载波索引额外携带信息,有效改善了系统峰均比及误码率性能。推导了DCO-OFDM-IM系统的理论误码率(BER),利用蒙特卡罗方法对其进行仿真验证。结果表明:相对传统DCO-OFDM系统,当子载波数为256,调制阶数为4,系统误码率为10^(–3)时,DCO-OFDM-IM系统所需信噪比平均改善了约2 dB;当误码率为10^(–3)时,采用组合索引与欧氏距离相结合的算法较随机选取载波组合系统所需信噪比平均改善约2 dB;当系统互补累计分布函数(CCDF)为10^(–1)时,DCO-OFDM-IM原始信号峰均比比DCO-OFDM下降了约2.4 dB。

基于非理想信道状态信息对DCO-OFDM-IM系统建模与分析

针对传统DCO-OFDM-IM系统进行信道估计时没有考虑信道误差影响,导致获得非理想信道状态信息(CSI)而造成信道估计有效性降低等问题,利用最小均方误差信道估计(MMSE)算法并基于非理想信道状态信息建立了DCO-OFDM-IM系统模型,推导了其理论误码率闭合表达式。同时考虑到DCO-OFDM-IM系统中采用最大似然检测算法(ML)当调制阶数增大时存在检测复杂度高,系统传输速率低等问题,而利用对数似然检测算法(LLR)降低检测复杂度,最后采用蒙特卡罗方法进行系统仿真性能的仿真对比。结果表明:当调制阶数和索引组合相同,误码率为10^(-3)时,LLR检测算法比ML所需信噪比平均改善约2 dB;在能量比为1∶8时,采用MMSE估计比LS信道估计算法系统性能改善约4 dB;当系统信道估计误差越小时,越可能获得理想CSI,提升了信道估计有效性。