1.一种基于PAM‑DMT调制的低复杂度可见光通信系统,其特征在于,所述可见光通信系统包括发射端和接收端,所述发射端与所述接收端通过VLC光信道连接;
所述发射端包括:数据分配器、PAM‑DMT调制模块、发射数模转换器及LED;其中,所述数据分配器、所述PAM‑DMT调制模块、所述发射数模转换器及所述LED依次连接;
所述接收端包括:光电转换器、接收模数转换器、PAM‑DMT解调模块、数据结合器;其中,所述光电转换器、所述接收模数转换器、所述PAM‑DMT解调模块及所述数据结合器依次连接;
所述PAM‑DMT调制模块包括:并行连接第一PAM‑DMT调制器、第二PAM‑DMT调制器、第三PAM‑DMT调制器,分别与所述数据分配器连接;
所述数据分配器将待发送数据D进行计算并划分数据为第一组数据D1、第二组数据D2以及第三组数据D3,所述第一组数据D1首先经过第一PAM‑DMT调制器形成频域信号Y1,然后进行N/2‑point快速傅里叶逆变换,得到时域信号y1,n,其次对y1,n进行信号构建过程,得到时域信号t1,n;所述第二组数据D2首先经过第二PAM‑DMT调制器形成频域信号Y2,然后进行N/2‑point快速傅里叶逆变换,得到时域信号y2,n,其次对y2,n进行信号构建过程,得到时域信号t2,n;所述第三组数据D3首先经过第三PAM‑DMT调制器形成频域信号Y3,然后进行N/2‑point快速傅里叶逆变换,得到时域信号y3,n,其次对y3,n进行信号构建过程,得到时域信号t3,n;为了确保传输信号的非负性,将三组时域信号t1,n、t2,n、t3,n分别进行裁剪操作,然后将裁剪之后的三组时域信号叠加,输出发射端的混合信号zn;
所述PAM‑DMT调制模块对所述待发送数据D进行调制的过程包括:
第一组数据D1采用所述第一PAM‑DMT调制器对子载波实部进行调制,调制后的信号经过串并转换,再进行映射和厄米特对称,得到频域信号Y1;
第二组数据D2采用所述第二PAM‑DMT调制器对子载波虚部进行调制,调制后的信号经过串并转换,再进行映射和厄米特对称,得到频域信号Y2;
第三组数据D3采用所述第三PAM‑DMT调制器对子载波虚部进行调制,调制后的信号经过串并转换,再进行映射和厄米特对称,得到频域信号Y3;
所述PAM‑DMT调制模块分别通过N/2‑point快速傅里叶逆变换且经过信号构建得到三组时域信号以及进行裁剪的过程包括:利用调制奇数子载波的实部进行传输的时域信号x1,n满足以下性质:
将所述第一PAM‑DMT调制器中所得到的时域信号y1,n根据时域信号x1,n的性质进行构建,得到构建后的时域信号t1,n,其具体构建过程为:然后对t1,n进行裁剪操作,得到裁剪之后的时域信号 其具体过程为:
利用调制奇数子载波的虚部进行传输的时域信号x2,n满足以下性质:
将所述第二PAM‑DMT调制器中所得到的时域信号y2,n根据时域信号x2,n的性质进行构建,得到构建后的时域信号t2,n,其具体构建过程为:然后对t2,n进行裁剪操作,得到裁剪之后的信号 其具体过程为:
利用调制偶数子载波的虚部进行传输的时域信号x3,n满足以下性质:
将所述第三PAM‑DMT调制器中所得到的时域信号y3,n根据时域信号x3,n的性质进行构建,得到构建后的时域信号t3,n,其具体构建过程为:然后对t3,n进行裁剪操作,得到裁剪之后的信号 其具体过程为:
所述发射端的混合信号zn经所述发射数模转换器转换及LED传输到所述接收端,由所述光电转换器及接收模数转换器转换成接收端的混合信号zn',所述PAM‑DMT解调模块对所述接收端的混合信号zn'进行时域处理,首先对所述时域信号y1,n、时域信号y2,n和时域信号y3,n进行信号重构过程,得到时域信号y1,n'、时域信号y2,n'和时域信号y3,n',然后经过N/2‑point快速傅里叶变换后,得到频域信号Y1'、频域信号Y2'和频域信号Y3',最后对三组频域信号分别进行解调;
所述PAM‑DMT解调模块包括:第一解调器和第二解调器,所述第一解调器用于解调频域信号Y1'和频域信号Y2',所述第二解调器用于解调频域信号Y3'。
2.根据权利要求1所述的可见光通信系统,其特征在于,所述PAM‑DMT解调模块对接收到的混合信号进行时域处理,完成所述时域信号y1,n、时域信号y2,n、时域信号y3,n的信号重构过程包括:接收端的混合信号zn'与发射端的混合信号zn可表示为zn'=zn+w,其中w表示VLC信道中的噪声;
记
r0=z0′,rN/4=zN/4′,rN/2=zN/2,r3N/4′=z3N/4′对zn'进行时域处理的过程为:
p1=r0‑rN/2,pN/4=rN/4‑r3N/4
然后对信号进行重构,其过程为:
最后将y1,n'和y2,n'同时经过N/2‑point快速傅里叶变换,得到接收端频域信号Y1'和频域信号Y2',y3,n'也经过N/2‑point快速傅里叶变换,得到频域信号Y3'。
3.一种可见光通信方法,其特征在于,所述方法应用于权利要求1或2任一项所述的可见光通信系统,包括如下步骤:步骤一:利用数据分配器对待发送数据D进行计算并划分数据为第一组数据D1、第二组数据D2以及第三组数据D3,所述第一组数据D1首先经过第一PAM‑DMT调制器形成频域信号Y1,然后进行N/2‑point快速傅里叶逆变换,得到时域信号y1,n,其次对y1,n进行信号构建过程,得到时域信号t1,n;所述第二组数据D2首先经过第二PAM‑DMT调制器形成频域信号Y2,然后进行N/2‑point快速傅里叶逆变换,得到时域信号y2,n,其次对y2,n进行信号构建过程,得到时域信号t2,n;所述第三组数据D3首先经过第三PAM‑DMT调制器形成频域信号Y3,然后进行N/2‑point快速傅里叶逆变换,得到时域信号y3,n,其次对y3,n进行信号构建过程,得到时域信号t3,n;为了确保传输信号的非负性,将三组时域信号t1,n、t2,n、t3,n分别进行裁剪操作,然后将裁剪之后的三组时域信号叠加,输出发射端的混合信号zn;
步骤二:由PAM‑DMT调制模块在所述发射端的混合信号zn中加入循环前缀,并传输至发射端数模转换器,得到发射模拟信号,所述发射模拟信号驱动LED发光,并转换为发射光信号,所述发射光信号通过VLC信道传输至接收端;
步骤三:接收端光电转换器接收由所述VLC信道传输的光信号,并将光信号转换为电信号,所述电信号经过接收端模数转换器后,得到接收端的混合信号zn',由PAM‑DMT解调模块对接收端的混合信号zn'进行解调,移除循环前缀,对所述接收端的混合信号zn'进行时域处理,首先对所述时域信号y1,n、时域信号y2,n和时域信号y3,n进行信号重构过程,得到时域信号y1,n'、时域信号y2,n'和时域信号y3,n',然后经过N/2‑point快速傅里叶变换后,得到频域信号Y1'、频域信号Y2'和频域信号Y3',最后输出三组频域信号Y1',Y2'和Y3';
步骤四:接收端的频域信号Y1'和Y2'同时经过第一解调器,得到数据D1’和数据D2’,频域信号Y3'经过第二解调器,得到数据D3’;
步骤五:将解调后的三组数据D1’和D2’及D3’传输至数据结合器,经过数据结合器恢复原始数据D’;
所述待发送数据D被调制的过程包括:
第一组数据D1采用所述第一PAM‑DMT调制器对子载波实部进行调制,调制后的信号经过串并转换,再进行映射和厄米特对称,得到频域信号Y1;
第二组数据D2采用所述第二PAM‑DMT调制器对子载波虚部进行调制,调制后的信号经过串并转换,再进行映射和厄米特对称,得到频域信号Y2;
第三组数据D3采用所述第三PAM‑DMT调制器对子载波虚部进行调制,调制后的信号经过串并转换,再进行映射和厄米特对称,得到频域信号Y3;
所述步骤一包括:
利用调制奇数子载波的实部进行传输的时域信号x1,n满足以下性质:
将所述第一PAM‑DMT调制器中所得到的时域信号y1,n根据时域信号x1,n的性质进行构建,得到构建后的时域信号t1,n,其具体构建过程为:然后对t1,n进行裁剪操作,得到裁剪之后的时域信号 其具体过程为:
利用调制奇数子载波的虚部进行传输的时域信号x2,n满足以下性质:
将所述第二PAM‑DMT调制器中所得到的时域信号y2,n根据时域信号x2,n的性质进行构建,得到构建后的时域信号t2,n,其具体构建过程为:然后对t2,n进行裁剪操作,得到裁剪之后的信号 其具体过程为:
利用调制偶数子载波的虚部进行传输的时域信号x3,n满足以下性质:
将所述第三PAM‑DMT调制器中所得到的时域信号y3,n根据时域信号x3,n的性质进行构建,得到构建后的时域信号t3,n,其具体构建过程为:然后对t3,n进行裁剪操作,得到裁剪之后的信号 其具体过程为:
然后将裁剪之后的三组时域信号进行叠加,得到所述发射端的混合信号
4.根据权利要求3所述的可见光通信方法,其特征在于,所述PAM‑DMT解调模块对接收到的混合信号进行时域处理,完成所述时域信号y1,n、时域信号y2,n、时域信号y3,n的信号重构过程包括:接收端的混合信号zn'与发射端的混合信号zn可表示为zn'=zn+w,其中w表示VLC信道中的噪声;
记
r0=z0′,rN/4=zN/4′,rN/2=zN/2′,r3N/4=z3N/4′对zn'进行时域处理的过程为:
p1=r0‑rN/2,pN/4=rN/4‑r3N/4
然后对信号进行重构,其过程为:
最后将y1,n'和y2,n'同时经过N/2‑point快速傅里叶变换,得到接收端频域信号Y1'和频域信号Y2',y3,n'也经过N/2‑point快速傅里叶变换,得到频域信号Y3'。