【正文】 中，影響功率分配因子選擇的因素很多。第四節(jié) 仿真分析，驗證了本方法的可行性以及上一節(jié)中理論分析的正確性。由式（）可得： （）則 （）其中為訓(xùn)練序列的方差，為的歸一化矩陣，即： （）信噪比的表達(dá)式為： （）在這里我們假設(shè)為功率分配因子，表示訓(xùn)練序列的發(fā)射功率占發(fā)射機(jī)總功率的比例。假設(shè)系統(tǒng)不存在未知直流偏置，即。由于噪聲序列 的均值為零，則式（）中的第三項近似為零。于是，經(jīng)過限幅得到的 ACOOFDM 時域信號序列服從均值為 ，方差為的一般分布，該分布具有平穩(wěn)遍歷性。 訓(xùn)練序列生成方法一方法二：首先對長度為的恒模序列加上偏置電流，將其轉(zhuǎn)換為非負(fù)的復(fù)數(shù)序列；然后將該非負(fù)復(fù)序列中的每個元素的實部和虛部分開，構(gòu)成長度為的非負(fù)的實序列；最后將該非負(fù)的實序列重復(fù) 次生成所需訓(xùn)練序列。二、訓(xùn)練序列的生成在本系統(tǒng)中，考慮到信道估計算法，同時為了避免在疊加和限幅造成訓(xùn)練序列與數(shù)據(jù)序列的丟失，因此訓(xùn)練序列必須為單極性非負(fù)周期實序列。光強度信號的接收功率滿足歸一化約束條件，即： （）光散射信道的信道脈沖響應(yīng)系數(shù)通?？梢杂靡粋€指數(shù)衰減準(zhǔn)確描述，即 （）其中奈奎斯特采樣間隔為，相鄰兩徑信號的相對延遲時間為。在LOS信道中，光發(fā)射機(jī)和接收機(jī)直接對準(zhǔn)，光強度信號不經(jīng)過多徑傳輸。是周期為的單極性非負(fù)周期實序列，則 。第二節(jié) ACOOFDM系統(tǒng)信道估計方法針對現(xiàn)有疊加周期序列的信道估計方法在ACOOFDM無線光通信系統(tǒng)中應(yīng)用所遇到的問題，本節(jié)根據(jù)該系統(tǒng)信號的特點和接收到信號的統(tǒng)計特性，設(shè)計一種適用于該系統(tǒng)的疊加周期序列的信道估計方法，該方法主要包括三個方面：單極性非負(fù)周期實序列的生成、本地矩陣的生成和信道估計算法。這種方法類似于傳統(tǒng)的基于導(dǎo)頻的信道估計方法，降低了系統(tǒng)傳輸效率，同時算法復(fù)雜度較高，而且也不可用于ACOOFDM系統(tǒng)。于是2004年，Aldo G. ，仍采用一階統(tǒng)計平均的方法進(jìn)行估計[17]。1999年，Peter Hoeher和Fredrik Tufvesson將偽隨機(jī)(Pseudo Noise，PN)（只在首次出現(xiàn)的時候這樣寫，后面直接寫縮寫就行了，其他地方一樣，檢查一下）序列作為訓(xùn)練序列，時域疊加在數(shù)據(jù)上，利用Viterbi算法首次實現(xiàn)了基于疊加序列的信道估計[15]。但導(dǎo)頻信息插入降低了系統(tǒng)傳輸效率和頻譜利用率，尤其是在ACOOFDM系統(tǒng)中。綜上對兩種信道估計技術(shù)的分析，基于導(dǎo)頻的方法雖然具有較高的估計精度，可以跟蹤時變信道，但是加入了導(dǎo)頻輔助，占用了頻譜資源，降低了系統(tǒng)容量；基于疊加序列的信道估計法，不需要額外的頻段和時隙傳輸已知序列，保證了系統(tǒng)的傳輸效率，同時算法復(fù)雜度低，具有顯著優(yōu)勢。導(dǎo)頻序列插入是在OFDM符號的若干載波上傳輸?shù)氖且阎臄?shù)據(jù)，將特定的序列按照一定的設(shè)計要求加在頻域上，即特定的子載波上。假設(shè)數(shù)據(jù)符號和訓(xùn)練序列都具有單位功率，把這兩部分信號乘以不同的系數(shù)和，分別控制發(fā)射信號中數(shù)據(jù)符號和訓(xùn)練序列兩部分的發(fā)射功率，且滿足，數(shù)據(jù)符號和訓(xùn)練序列進(jìn)行IDFT之后得到的信號分別為和，它們的數(shù)學(xué)表達(dá)式為： （） （） 疊加訓(xùn)練序列的OFDM發(fā)射機(jī)模型（錯誤，不是射頻而是光發(fā)射機(jī)）把和相加后得到發(fā)送信號，并添加循環(huán)前綴通過射頻部分發(fā)射出去。在發(fā)送端，數(shù)據(jù)信號和訓(xùn)練序列同時發(fā)送。在相同導(dǎo)頻載荷的條件下，梳妝導(dǎo)頻比塊狀導(dǎo)頻有更高重傳率，因此梳妝導(dǎo)頻在快衰落信道下估計效果更好。由于省去了在接收端進(jìn)行的頻率插值，因此這種導(dǎo)頻對頻率選擇不敏感，因此一般應(yīng)用于比較單一的信道環(huán)境中。通常，按照導(dǎo)頻序列的插入方式不同可以分為塊狀導(dǎo)頻和梳狀導(dǎo)頻，分別對應(yīng)于慢衰落信道估計和快衰落信道估計。一、導(dǎo)頻輔助信道估計 導(dǎo)頻輔助信道估計方法是在數(shù)據(jù)流中等間隔地插入一定數(shù)量的導(dǎo)頻序列，利用接收到的信號和導(dǎo)頻信號估計出導(dǎo)頻位置的信道響應(yīng)，然后通過內(nèi)插濾波等方法得到全部信道的響應(yīng)。（加上“光在傳播過程中，受背景噪聲影響嚴(yán)重以及多徑散射效應(yīng)，導(dǎo)致接收端光信噪比降低，影響B(tài)ER性能，因此提出信道估計用于抵抗該干擾對系統(tǒng)性能的影響。接收端將進(jìn)行FFT變換： （）由（）可得： （）由以上推導(dǎo)可見，限幅使得奇載波上所承載的數(shù)據(jù)的幅值減半，而由此帶來的限幅噪聲則全部落在了偶載波上，因此數(shù)據(jù)能夠被精確地解調(diào)，限幅沒有造成所傳數(shù)據(jù)的丟失。于是，接收到的信號 r(n)可以表示為： （）我們注意到是單極性信號，而噪聲是在電域中引入，因此是雙極性信號。其中可以表示為 （）其中“?”表示卷積運算，h(n)為光信道有限脈沖響應(yīng)系數(shù)，w(n)為加性高斯白噪聲（Additive White Gaussian Noise，AWGN），181。以零為基準(zhǔn)將中小于零的信號置零，得到單極性序列。其原理的相關(guān)過程為：首先將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)過nQAM星座映射為復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，經(jīng)過串并變換后，生成長度為 N/4 的復(fù)向量，N 為系統(tǒng)子載波的數(shù)目。針對OFDM技術(shù)在強度調(diào)制的無線光通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，目前已有兩種典型的調(diào)制方：ACOOFDM；DCOOFDM。（3）對載波頻偏和相偏敏感。但OFDM系統(tǒng)技術(shù)也有以下不足的地方：（1）高峰均功率比（Peak Average Power Ratio，PAPR）。（3）具有很強的抗多徑衰落能力。OFDM系統(tǒng)技術(shù)具有以下優(yōu)點：（1）頻譜利用率高。因此必須在每個時域OFDM符號前插入保護(hù)間隔。在實際系統(tǒng)中， IFFT/FFT模塊通常被用來完成信號的復(fù)用和解復(fù)用，實現(xiàn)信號的時頻轉(zhuǎn)換。OFDM符號長度比系統(tǒng)采樣間隔長很多，從而極大地降低了時間彌散信道引入的符號間干擾(ISI)對信號的影響。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。如今OFDM技術(shù)已被廣泛用于各種有線和無線寬帶通信系統(tǒng)中。根據(jù)ACOOFDM無線光通信系統(tǒng)的特點，研究了基于疊加訓(xùn)練序列的信道估計方法；通過MATLAB仿真分析了功率分配因子對系統(tǒng)性能和信道估計性能的影響，比較了不同SNR條件下的系統(tǒng)性能。所以，現(xiàn)在對ACOOFDM系統(tǒng)信道估計算法研究是很有必要的，也是非常有意義的。然而，無線通信系統(tǒng)的性能很大程度上受到無線信道的影響，如陰影衰落和頻率選擇性衰落等，使得發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的信道非常復(fù)雜。所以ACOOFDM具有星座選擇的靈活性，在無線光系統(tǒng)中具有更好的適應(yīng)性。在DCOOFDM系統(tǒng)中，通過將直流偏置加在實OFDM基帶信號上，產(chǎn)生單極性信號；在ACOOFDM系統(tǒng)中，則對該雙極性O(shè)FDM實信號以零值為基準(zhǔn)進(jìn)行限幅，所有小于零的信號都被置零，只保留大于零的信號。第二節(jié) 研究意義無線光通信技術(shù)發(fā)展十分迅速，OFDM系統(tǒng)由于具有許多的優(yōu)勢而被認(rèn)為是無線光技術(shù)的核心之一。相對而言，基于疊加序列的信道估計技術(shù)將更具競爭力。疊加周期序列的信道估計基于兩個假設(shè)條件：系統(tǒng)傳輸?shù)奈粗獢?shù)據(jù)序列滿足均值為零的獨立統(tǒng)計分布；系統(tǒng)的加性噪聲為均值為零的高斯白噪聲，其統(tǒng)計獨立于數(shù)據(jù)信息序列?；趯?dǎo)頻的信道估計方法通過在時域或頻域插入收發(fā)雙方都已知的塊狀或梳狀導(dǎo)頻信息，接收端首先利用導(dǎo)頻恢復(fù)出導(dǎo)頻位置的信道狀態(tài)信息，然后通過內(nèi)插、濾波及變換等方法獲得所有頻段和時段的信道信息；盲信道估計法則不插入導(dǎo)頻信息，僅利用系統(tǒng)本身信號的相關(guān)特性獲得信道信息，如相關(guān)函數(shù)、相關(guān)矩陣、線性編碼等統(tǒng)計特性以及發(fā)送信號的固有特性；基于疊加序列的信道估計方法，將一個特殊的序列時域疊加在數(shù)據(jù)序列上，與數(shù)據(jù)同時發(fā)送，接收端經(jīng)過特殊處理，提取出所疊加的序列，估計信道狀態(tài)信息（Channel State Information，CSI）。如果信道是線性的話，那么信道估計就是對系統(tǒng)沖激響應(yīng)進(jìn)行估計。2010 年， 提出了基于 Hartley 變換的的 AC 技術(shù)當(dāng)在需要處理的信號全為實數(shù)信號時Harley 變換具有很大的優(yōu)勢[13]。2007 年，Xia Li 等人比較了 IM/DD 無線光系統(tǒng)下ACOOFDM 與脈位調(diào)制(Pulse Position Modulation，PPM)，得出 ACOOFDM 由于調(diào)制數(shù)據(jù)的相關(guān)性使信道容量稍小，但是它有很多優(yōu)勢，如功率效率及抗多徑干擾的能力等[10]。這樣可以將雙極性的信號小于零的部分置零，解調(diào)后除有用信息的幅度變?yōu)樵瓉淼?/2外，其它信息不受任何影響。從已經(jīng)發(fā)表的論文來看，研究主要集中在以下兩個方面。近年來，OFDM技術(shù)開始應(yīng)用于雙向無線數(shù)據(jù)領(lǐng)域，尤其是在廣播方式下的音頻和視頻領(lǐng)域，并且得到了很好的發(fā)展。OFDM是一種無線環(huán)境下的多載波并行傳輸技術(shù)，具有高效的頻譜利用率、優(yōu)良的抗窄帶干擾和多徑衰落能力。1999年，在IEEE802．1la通過的無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中，OFDM技術(shù)開始作為調(diào)制技術(shù)應(yīng)用于物理層。OFDM技術(shù)在光通信中的應(yīng)用由于各種數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展，人類社會對于信息傳輸帶寬的需求以驚人的速度高速增長。2006年，J. M. Tang等人提出并驗證了自適應(yīng)調(diào)制光正交頻分復(fù)用（Adaptively Modulated Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing，AMOOFDM）[5]技術(shù)的可行性。1966年，[3]中首次提出了OFDM的概念，但由于當(dāng)時條件有限，OFDM一直只被軍事應(yīng)用領(lǐng)域所關(guān)注，而且較多的研究都是圍繞著傳統(tǒng)的射頻（Radio Frequency，RF）OFDM系統(tǒng)。直到最近幾年，隨著人們對通信速率需求的增加，以及數(shù)字信號處理（Digital Signal Processing，DSP）技術(shù)發(fā)展，促進(jìn)了OFDM技術(shù)在光通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。OFDM的子載波在一個OFDM符號周期內(nèi)是數(shù)學(xué)正交的，可以通過快速傅立葉逆變換（Inverse Fast Fourier Transform，IFFT）和快速傅立葉變換（Fast Fourier Transform，F(xiàn)FT）有效地實現(xiàn)復(fù)用和解復(fù)用。WO技術(shù)被廣泛的的應(yīng)用到我們的現(xiàn)實生活中，如飛機(jī)客艙、火車車廂以及巴士車廂等交通工具內(nèi)和商店、機(jī)場以及博物館等公共場所，通過紅外線（Infrared Ray，IR）或LED可見光接入點為用戶提供寬帶接入。無線光（Wireless Optical，WO）通信技術(shù)作為一種寬帶無線接入技術(shù)，是光通信技術(shù)和無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它以光信號為載體，通過大氣空間傳送信息。因此ACOOFDM系統(tǒng)中基于疊加序列的信道估計技術(shù)的研究具有更重要的意義。ACOOFDM技術(shù)除具備OFDM 技術(shù)的特點外，還具有抗多徑傳輸能力強，功率效率高和安全性好，星座選擇靈活，系統(tǒng)容量大等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用到無線光通信系統(tǒng)中。正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）技術(shù)由于方便地與多種多址接入技術(shù)相結(jié)合，可用高階的數(shù)字調(diào)制方式，有高的數(shù)據(jù)傳輸速率，有效地克服信道延遲產(chǎn)生的符號間干擾等特點，被認(rèn)為是無線光技術(shù)的核心之一。隨著功率分配因子的增大，訓(xùn)練序列的能量增大，信道估計性能越好，精度越高，驗證了該算法的有效性。該方法首先通過對復(fù)數(shù)序列進(jìn)行共軛對稱變換、IFFT、并串變換、限幅和拆分組合，生成單極性非負(fù)周期實序列；然后根據(jù)接收信號的時域統(tǒng)計特性和功率分配因子的取值，合理地設(shè)計本地矩陣；通過對接收信號進(jìn)行一階統(tǒng)計平均處理，完成信道估計。針對ACOOFDM系統(tǒng)中，系統(tǒng)信號均值大于零，不滿足傳統(tǒng)疊加周期序列信道估計方法所要滿足的數(shù)據(jù)信號序列均值為零的條件的問題，本文通過對傳統(tǒng)方法在訓(xùn)練序列和本地矩陣的生成等方面進(jìn)行改進(jìn)，提出一種適用于該系統(tǒng)的基于疊加訓(xùn)練序列的信道估計方法。若功率分配因子保持不變，隨著系統(tǒng)子載波數(shù)目的增大，MSE逐漸減小，估計性能就越好。在光通信領(lǐng)域中，無線光（Wireless Optical，WO）技術(shù)可以用于高速率數(shù)據(jù)傳輸，其通信設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、價格低，不受帶寬限制，傳輸速率高，安全性好，更適合短距離高速無線接入，前景廣闊，發(fā)展十分迅速?；诜蔷鶆蛳薹庹活l分復(fù)用調(diào)制的無線光通信技術(shù)實現(xiàn)了無線光通信技術(shù)與正交頻分復(fù)用技術(shù)的完美結(jié)合。但從總體上來說，基于導(dǎo)頻的方法具有較高的估計精度，可以跟蹤時變信道，但是導(dǎo)頻占用了頻譜資源，降低了系統(tǒng)容量；盲信道估計法由于不需要導(dǎo)頻信息，很大程度上提高了系統(tǒng)傳輸效率，然而由于收斂速度慢，實際應(yīng)用受到限制；基于疊加序列的信道估計法，不需要額外的頻段和時隙傳輸已知導(dǎo)頻，保證了系統(tǒng)的傳輸效率，同時算法復(fù)雜度低，具有顯著優(yōu)勢。許多帶寬敏感型應(yīng)用，如互聯(lián)網(wǎng)流媒體等的出現(xiàn)，更是有效地促進(jìn)了高速無線接入技術(shù)的發(fā)展。和射頻（Radio Frequency，RF）系統(tǒng)相比，WO技術(shù)具有許多優(yōu)勢：不受頻譜資源限制；不會與RF系統(tǒng)相互干擾；同時也不會對人體造成其他影響（當(dāng)滿足眼睛的安全規(guī)定時）。二、OFDM技術(shù)研究概述OFDM技術(shù)研究現(xiàn)狀OFDM技術(shù)屬于更廣一類的（一種特殊的）多載波調(diào)制（MultiCarrier Modula