白光LED可见光无线通信系统的研究[2]

　　3 PAPR的算法与仿真结果

　　使用SC-FDMA系统后，时域数据符号必须先通过一个M点DFT操作转换到频域，在子载波映射完成前，必须通过一个N点OFDM调制器,且N远大于M，设Q=N/M，Q为扩频因子，使用SC-FDMA技术系统的用户在频域占用不同的子载波。因此，整体传输信号通过用户设备后，成为一个低PAPR的单载波信号。设{xm:m=0,1,…，M-1}为将进行调制的时域信号，{xk:k=0,1,…，M-1}为频域的DFT加工样品。在IFDMA中，经过DFT转换的信号在子载波间被等距离的分配到整个带宽。而在LFDMA中，DFT输出的信号被分配在连续的子载波上。在每个用户设备上，未占用的子载波用0表示，得到IFDMA与LFDMA子载波分配示意图如图6所示。

　　图6 IFDMA与LFDMA子载波分配示意图

　　在IFDMA中，

　　在LFDMA中，

　　升余弦脉冲被广泛应用于无线通讯的脉冲形状，该发送信号的PAPR可以表示为：

　　为了评估系统的峰均功率比PAPR，我们模拟了100000块传输符号来计算每个块的PAPR，即模拟CCDF(互补累积分布函数)的实验数据。CCDF是PAPR高于某一特定PAPR值PAPR0的概率(Pr{PAPR>PAPR0})[7]，适用于传输带宽为5MHz的256个子载波。假设数据块大小N=64，扩频因子Q=M/N。我们用8倍过采样来计算每个块的峰均比脉冲。为了评估对SC-FDMA整形脉冲的影响，用升余弦卷积截断从-6T至+6T的每一个传送符号脉冲波形，其中符号的持续时间为T秒。观察PAPR0的值，可以看出超出的概率小于0.1%(Pr{PAPR>PAPR0}=0.001)。通过仿真比较，在没有冲击的情况下，经QPSK调制低于OFDMA的PAPR大约为10.5dB，16-QAM调制情况下低7dB。QPSK调制情况下，LFDMA的PAPR低于OFDMA的约3dB,16-QAM调制情况下低约2dB。因此,LFDMA的PAPR比IFDMA在两种情况调制下的PAPR分别高7.5dB(QPSK调制)和5dB(16-QAM调制)。随着升余弦脉冲整形滚降系数变为0.5，IFDMA的PAPR显著增加，LFDMA的PAPR难以增加。从图7、图8中可看出，在没有任何脉冲的情形下，IFDMA的PAPR比OFDMA低大约9dB,LFDMA比OFDMA低将近2.5dB(实线表示无冲击，虚线表示有冲击)。

　　图7 QPSK调制情况下PAPR比较图

　　图8 16-QAM调制情况下PAPR比较图

　　4 结束语

　　可见光无线通信模型的构建表明，基于白光的LED采用与SC-FDMA技术结合的可见光数据传输系统，技术上是可行的。在峰值功率比方面，SC-FDMA的低PAPR特性不仅使LED传输系统避免失真，比OFDM系统具有更好的性能，还能保护眼睛。

编辑：Cedar