摘要
可见光通信（VLC）是传统射频（RF）通信技术的有效补充技术，光正交频分复用（O-OFDM）系统不仅具有高频谱利用率和高传输速率，而且还能有效抵抗多径效应和码间干扰。但是，作为一种多载波调制技术，与传统射频OFDM通信一样，面临着较高峰均比（PAPR）问题，严重影响了系统性能。压扩变换技术具有计算复杂度低、使用灵活、不受子载波的限制等众多优势，因此，本文系统研究了压扩技术在降低O-OFDM系统PAPR以及抑制LED非线性失真方面的性能优势。具体研究内容如下： 1.将线性压扩变换应用于O-OFDM系统。首先介绍了几种线性压扩算法的原理和函数特性，并根据O-OFDM信号概率分布特点推导了线性压扩变换所满足的功率守恒公式，求解得到了压扩函数的参数取值；然后对PAPR和误码率（BER）性能进行了理论分析。最后的仿真结果表明线性对称压扩（LST）算法压扩函数形式简单，但PAPR和BER性能较差；线性非对称压扩（LNST）和分段线性压扩（TPWC）算法的PAPR抑制性能优于LST算法，其中LNST算法BER性能最好，但是需要边带信息，而TPWC算法不需要边带信息，同时通过选取合理的参数组合可以达到PAPR和BER性能的平衡，所以实用性更好。其次，将几种线性压扩变换与预编码变换结合构建了联合PAPR抑制算法，仿真结果表明，联合算法相比单一算法PAPR性能得到了有效提升。 2.从抑制O-OFDM系统中LED非线性失真角度出发，提出了一种自适应线性压扩（ALC）算法，将LED工作范围内的小信号不进行压缩，让其直接通过；对于大信号，进行压缩处理使其幅度减小。为了在接收端能够实现正确解压缩，将压缩与未压缩信号分成两组进行先后传输，最后接收端对两组信号分别进行解压缩处理并进行合并，从而恢复出原始信号。分析了系统中的限幅噪声并推导了理论信噪比（SNR）表达式。结果表明，ALC算法可以有效减小LED非线性限幅噪声对系统误差矢量幅度（EVM）和BER性能的影响，同时所提算法还具有计算复杂度低、硬件实现简单等优点。 3.基于非线性压扩变换及其联合算法的PAPR抑制。首先，针对O-OFDM信号特点设计并推导了几种非线性压扩变换算法的压扩函数表达式，仿真结果表明，所提出的三角形分布压扩（TDC）算法和截断高斯分布压扩（TGC）算法具有较好的PAPR和BER综合性能。其次，为了进一步抑制O-OFDM信号的峰均比，提出了将选择性映射（SLM）算法与TDC和TGC算法相结合的SLM-Companding联合PAPR抑制算法，结果表明，联合算法在有效减小SLM算法计算复杂度的同时，其PAPR性能均优于单一算法，并且BER性能也有所改善。最后，为解决部分传输序列（PTS）算法复杂度高和迭代PTS（IPTS）算法PAPR性能较差的缺点，提出了IPTS算法与非线性压扩联合的IPTS-Companding算法。结果表明，IPTS-Companding算法可以在获得较好的BER性能的同时，获得更好的PAPR性能，同时，也有效解决了PTS计算复杂度高的缺点。
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