CN110233668A - 可见光通信***的子载波映射方法及sc-fdma、ofdm***的应用 - Google Patents

可见光通信***的子载波映射方法及sc-fdma、ofdm***的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可见光通信***的子载波映射方法及SC‑FDMA、OFDM***的应用，其IFFT点数为N，其子载波映射模块输入的N/2个数据为：{a0+b0j，a1+b1j，a2+b2j........，aN/2‑2‑bN/2‑2j，aN/2‑1+bN/2‑1j}；首先把输入其子载波映射模块的第0个数据a0+b0j的实部与虚部分离，得到独立的两个实数a0和b0，然后将其实部a0映射到第0路子载波X0(即X0＝a0)，最后将其虚部b0映射到第N/2路子载波XN/2(即XN/2＝b0)，本发明能够有效的提高频谱资源利用率。

Description

可见光通信***的子载波映射方法及SC-FDMA、OFDM***的 应用
技术领域
本发明涉及可见光通信领域，尤其涉及一种可见光通信***的子载波映射方法及SC-FDMA、OFDM***的应用。
背景技术
可见光通信技术(Visible Light Communication,VLC)技术使用发光二极管代替传统天线传输数据，能同时实现照明与通信，并且是一种非常有前景的通信技术。
在OFDM与SC-FDMA可见光通信***中，由于是采用可见光作为传输媒介，传输的信号必须是实正信号。在发射端前加一级直流偏置模块可以满足正信号传输要求；在其子载波映射模块中需要采用特定的子载波映射方法才能满足实信号传输要求，具体公式说明如下：
式子(1-1)为快速傅里叶逆变换(IDFT)公式，其中X(k)为IDFT的输入数据，x(n)是IDFT的输出数据，为IDFT的旋转因子。N为IDFT的采样点数，x(n)为离散时域信号，X(k)为x(n)的频域表示，x*(n)为x(n)的共轭，X*(k)为X(k)的共轭，为DFT的旋转因子，其中将公式(1-1)进行以下如下变换：
若满足X*[N-k]＝X[k](k＝1,2,…,N/2-1)条件，式子(1-2)可以进行如下变换：
从以上公式推导可知，在满足X*[N-k]＝X[k](k＝1,2,…,N/2-1)前提下，若X[0]和都为实数，则IFFT的运算结果x(n)为实数。
目前常见的子载波映射方法都是在满足X*[N-k]＝X[k](k＝1,2,…,N/2-1)前提下，令X[0]和都为零，即此时，式子(1-3)可以化为：
由式子(1-4)可以看出，目前常见的子载波映射方法虽然可以满足实信号传输要求，但该子载波映射方法存在一个不足之处：第0路子载波与第N/2路子载波不携带信息，即有两路子载波丢失了传递信息的功能。因此为了进一步提高OFDM与SC-FDMA可见光通信***中的频谱利用率，对其子载波映射方法进一步的改进非常必要。
发明内容
1、本发明的目的
本发明提供一种可见光通信***的子载波映射方法及SC-FDMA、OFDM***的应用，该方法能够提高通信***的频谱利用率。
2、本发明所采用的技术方案
本发明公开了一种应用于可见光通信***的子载波映射方法，
其IFFT点数为N，其子载波映射模块输入的N/2个数据为：{a0+b0j，a1+b1j，a2+b2j……..，aN/2-2-bN/2-2j，aN/2-1+bN/2-1j}；首先把输入其子载波映射模块的第0个数据a0+b0j的实部与虚部分离，得到独立的两个实数a0和b0，然后将其实部a0映射到第0路子载波X0(即X0＝a0)，最后将其虚部b0映射到第N/2路子载波XN/2(即XN/2＝b0)。
一种应用于OFDM可见光通信***子载波映射方法，上述的子载波映射方法。
更进一步，第一步：首先把输入其子载波映射模块的第0个数据a0+b0j的实部与虚部分离，得到独立的两个实数a0和b0，然后将其实部a0映射到第0路子载波X0(即X0＝a0)，最后将其虚部b0映射到第N路子载波XN(即XN＝b0)；
第二步：将输入其子载波映射模块的第1个数据映射到第1路子载波，第2个复数映射到第2路子载波，……..，第N-1个复数映射到第N-1路子载波，即(X1＝a1+b1j，X2＝a2+b2j，……………，XN-1＝aN-1+bN-1j)；
第三步：将输入其子载波映射模块的的N-1个数据：{a1+b1j，a2+b2j……..，aN-2-bN-2j，aN-1+bN-1j}一一进行共轭，并将其分别映射到第{2N-1,2N-2，……………，N+1}路子载波，即(X2N-1＝a1-b1j，X2N-2＝a2-b2j，……………，XN+1＝aN-1-bN-1j)。
一种应用于SC-FDMA可见光通信***的子载波映射方法，使用上述的子载波映射方法，FFT点数为M，其IFFT点数为N(M≤N/2)，其子载波映射模块输入的M个数据为：{a0+b0j，a1+b1j，a2+b2j……..，aM-2-bM-2j，aM-1+bM-1j}；首先把输入其子载波映射模块的第0个数据a0+b0j的实部与虚部分离，得到独立的两个实数a0和b0，然后将其实部a0映射到第0路子载波X0(即X0＝a0)，最后将其虚部b0映射到第N/2路子载波XN/2(即XN/2＝b0)。
3、本发明所采用的有益效果
本发明的方法能够利用第0路与N/2路子载波携带信息，即把原先不携带信息的两路子载波用于联合传输信息，因此该子载波映射方法在OFDM与SC-FDMA可见光通信***中能够有效的提高频谱资源利用率。
附图说明
图1为OFDM可见光通信***示意图；
图2为SC-FDMA可见光通信***示意图；
图3为在OFDM可见光通信***中常见的子载波映射方法示意图；
图4为在OFDM可见光通信***中采用本发明提出的子载波映射方法示意图；
图5为在SC-FDMA可见光通信***中采用本发明提出的子载波映射方法示意图；
图6为本发明实例中SC-FDMA可见光通信***中的用户1的子载波映射方法示意图；
图7为本发明实例中SC-FDMA可见光通信***中的用户2的子载波映射方法示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实例中的附图，对本发明实例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面将结合附图对本发明实例作进一步地详细描述。
实施例1
一种用于可见光通信***的子载波映射方法，所述方法包括：在满足X*[N-k]＝X[k](k＝1,2,…,N/2-1)前提下，将其第0路子载波与第N/2路子载波用于联合传输信息，具体包括：
在一个OFDM可见光通信***中，其IFFT点数为N，其子载波映射模块输入的N/2个数据为：{a0+b0j，a1+b1j，a2+b2j……..，aN/2-2-bN/2-2j，aN/2-1+bN/2-1j}。首先把输入其子载波映射模块的第0个数据a0+b0j的实部与虚部分离，得到独立的两个实数a0和b0，然后将其实部a0映射到第0路子载波X0(即X0＝a0)，最后将其虚部b0映射到第N/2路子载波XN/2(即XN/2＝b0)。
在一个SC-FDMA可见光通信***中，其FFT点数为M，其IFFT点数为N(M≤N/2)，其子载波映射模块输入的M个数据为：{a0+b0j，a1+b1j，a2+b2j……..，aM-2-bM-2j，aM-1+bM-1j}。首先把输入其子载波映射模块的第0个数据a0+b0j的实部与虚部分离，得到独立的两个实数a0和b0，然后将其实部a0映射到第0路子载波X0(即X0＝a0)，最后将其虚部b0映射到第N/2路子载波XN/2(即XN/2＝b0)。
如图1和图4所示，在一个OFDM可见光通信***中，其IFFT点数为2N，其子载波映射模块输入的N个数据为：{a0+b0j，a1+b1j，a2+b2j……..，aN-2-bN-2j，aN-1+bN-1j}。
第一步：首先把输入其子载波映射模块的第0个数据a0+b0j的实部与虚部分离，得到独立的两个实数a0和b0，然后将其实部a0映射到第0路子载波X0(即X0＝a0)，最后将其虚部b0映射到第N路子载波XN(即XN＝b0)。
第二步：将输入其子载波映射模块的第1个数据映射到第1路子载波，第2个复数映射到第2路子载波，……..，第N-1个复数映射到第N-1路子载波，即(X1＝a1+b1j，X2＝a2+b2j，……………，XN-1＝aN-1+bN-1j)。
第三步：将输入其子载波映射模块的的N-1个数据：{a1+b1j，a2+b2j……..，aN-2-bN-2j，aN-1+bN-1j}一一进行共轭，并将其分别映射到第{2N-1,2N-2，……………，N+1}路子载波，即(X2N-1＝a1-b1j，X2N-2＝a2-b2j，……………，XN+1＝aN-1-bN-1j)。
由以上过程的分析及图3与图4的对比，可以发现在OFDM可见光通信***中应用此子载波映射方法可以多传输一个数据：aN-1+bN-1j，即用原先不携带信息的两路子载波联合去传输一个数据的实部与虚部，以此来提高频谱的利用率。
实施例2
如图2和图6、7所示，在一个SC-FDMA可见光通信***中，其FFT与IFFT点数分别为4和16，在该SC-FDMA可见光通信***中为用户1和用户2都分配了8路子载波资源，输入用户1子载波映射模块的4个数据：{a0+b0j，a1+b1j，a2+b2j，a3+b3j}。输入用户2子载波映射模块的4个数据：{a4+b4j，a5+b5j，a6+b6j，a7+b7j}。
如图6所示，用户1采用了本发明的子载波映射方法，其具体的子载波映射方式为：
第一步：将输入用户1子载波映射模块的第0个数据：a0+b0j的实部与虚部分离，得到独立的两个实数a0和b0，然后将其实部a0映射到第0路子载波X0(即X0＝a0)，最后将其虚部b0映射到第8路子载波X8(即X8＝b0)。
第二步：将输入子载波映射模块的第1、2、3个数据：{a1+b1j，a2+b2j，a3+b3j}分别映射到第{1,2,3}路子载波，即(X1＝a1+b1j，X2＝a2+b2j，X3＝a3+b3j)。
第三步：将输入子载波映射模块的第1、2、3个数据：{a1+b1j，a2+b2j，a3+b3j}一一进行共轭，并将其分别映射到第{15,14,13}路子载波，即(X15＝a1-b1j，X14＝a2-b2j，X13＝a3-b3j)。
第四步：将剩余的第{4,5,6,7,9,10,11,12}路子载波赋0值，即(X4＝X5＝X6＝X7＝X9＝X10＝X11＝X12＝0)。
如图7所示，用户2未采用本发明的子载波映射方法，其具体的子载波映射方式为：
第一步：将输入用户2子载波映射模块的4个数据：{a4+b4j，a5+b5j，a6+b6j，a7+b7j}分别映射到第{4,5,6,7}路子载波，即(X4＝a4+b4j，X5＝a5+b5j，X6＝a6+b6j，X7＝a7+b7j)。
第二步：将输入子载波映射模块的4个数据：{a4+b4j，a5+b5j，a6+b6j，a7+b7j}一一进行共轭，并将其分别映射到第{12,11,10,9}路子载波，即(X12＝a4-b4j，X11＝a5-b5j，X10＝a6-b6j，X9＝a7-b7j)。
第三步：将剩余的第{0,1,2,3,8,13,14,15}路子载波赋0值，即(X0＝X1＝X2＝X3＝X8＝X13＝X14＝X15＝0)。
由以上过程的分析及图6与图7的对比，在一个SC-FDMA可见光通信***中，若不采用本发明提出的映射方法，相当于第0路与第8路丢失了传输信息的功能，在该***中只能为用户1分配6个子载波资源，即最大能传输用户1调制后的3个数据，并不能把用户1的调制后的4个数据完整传输，该SC-FDMA可见光通信***只能完整传输用户2，而用户1的信息传输是不完全的。
若采用本发明的映射方法，相当于第0路与第8路联合去传输用户1的一个数据，在该***中可以为用户1和用户2都分配8个子载波资源，能够把用户1调制的4个数据完整传输，该SC-FDMA可见光通信***恰好能完全传输用户1和用户2。
由此可见本发明提出的映射方法的能够提高SC-FDMA可见光通信***的频谱利用率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种可见光通信***的子载波映射方法，其特征在于：
其IFFT点数为N，其子载波映射模块输入的N/2个数据为：{a0+b0j，a1+b1j，a2+b2j........，aN/2-2-bN/2-2j，aN/2-1+bN/2-1j}；首先把输入其子载波映射模块的第0个数据a0+b0j的实部与虚部分离，得到独立的两个实数a0和b0，然后将其实部a0映射到第0路子载波X0(即X0＝a0)，最后将其虚部b0映射到第N/2路子载波XN/2(即XN/2＝b0)。
2.一种应用于OFDM可见光通信***子载波映射方法，其特征在于：使用如权利要求1所述的子载波映射方法。
3.根据权利要求2所述的子载波映射方法，其特征在于：
第一步：首先把输入其子载波映射模块的第0个数据a0+b0j的实部与虚部分离，得到独立的两个实数a0和b0，然后将其实部a0映射到第0路子载波X0，即X0＝a0，最后将其虚部b0映射到第N路子载波XN，即XN＝b0；
第二步：将输入其子载波映射模块的第1个数据映射到第1路子载波，第2个复数映射到第2路子载波，........，第N-1个复数映射到第N-1路子载波，即X1＝a1+b1j，X2＝a2+b2j，...…………，XN-1＝aN-1+bN-1j；
第三步：将输入其子载波映射模块的的N-1个数据：{a1+b1j，a2+b2j........，aN-2-bN-2j，aN-1+bN-1j}一一进行共轭，并将其分别映射到第{2N-1，2N-2，...............，N+1}路子载波，即X2N-1＝a1-b1j，X2N-2＝a2-b2j，......…......，XN+1＝aN-1-bN-1j。
4.一种应用于SC-FDMA可见光通信***的子载波映射方法，其特征在于：使用如权利求1所述的子载波映射方法，FFT点数为M，其IFFT点数为N(M≤N/2)，其子载波映射模块输入的M个数据为：{a0+b0j，a1+b1j，a2+b2j........，aM-2-bM-2j，aM-1+bM-1j}；首先把输入其子载波映射模块的第0个数据a0+b0j的实部与虚部分离，得到独立的两个实数a0和b0，然后将其实部a0映射到第0路子载波X0，即X0＝a0，最后将其虚部b0映射到第N/2路子载波XN/2，即XN/2＝b0。
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