【正文】 最后再一次向所有培養(yǎng)、指導(dǎo)、關(guān)心、支持和幫助過我的人表示衷心的感謝與祝福。經(jīng)歷了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的學(xué)習(xí)能力得到了一個質(zhì)的提升，在這個艱辛而充實(shí)的研究過程中，我不是一個人在戰(zhàn)斗，有許多人給予了我熱情的幫助。往后關(guān)注的方向主要放在如何能夠有效地降低PAPR以及利用疊加序列降低PAPR。（3）提出一種基于疊加周期序列ACOOFDM無線光通信系統(tǒng)信道估計(jì)方法。第四章 總結(jié)及展望本文基于ACOOFDM系統(tǒng)信道估計(jì)算法的研究，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)，提出了一種適用于ACOOFDM 系統(tǒng)的時(shí)域疊加訓(xùn)練序列的信道估計(jì)方法。這是因?yàn)?，?shù)據(jù)序列的能量相對訓(xùn)練序列較小，因此對信道估計(jì)精度的影響也很小，同時(shí)隨著SNR的增大，噪聲對估計(jì)精度的影響也越來越小，在以上雙重因素的作用下，使得系統(tǒng)BER隨著SNR的增大而迅速降低。當(dāng)SNR大于15dB時(shí)，MSE趨于穩(wěn)定。從節(jié)約時(shí)間出發(fā)，本章的仿真結(jié)果是基于10 00次的蒙特卡羅方法仿真得出。定義維濾波矩陣 （）維數(shù)據(jù)信號向量可以表示為： （）維訓(xùn)練序列向量可以表示為： （）維接收信號向量可以表示為： （）維噪聲向量可以表示為： （）于是有： （）由（）可得： （）由式（）估計(jì)信道有限脈沖響應(yīng)向量，則 （）于是，信道估計(jì)誤差向量，則 （）由于噪聲的均值為零，因此，于是本章提出的信道估計(jì)方法為無偏估計(jì)，該方法的偏移方差可表示為： （）其中表示的共軛轉(zhuǎn)置，由于為實(shí)數(shù)矩陣，因此 （）其中 （）其中為噪聲的方差。對接收到的信號序列進(jìn)行處理，則 （）由式（），式（）可變形為： （）其中，通常為訓(xùn)練序列周期的整數(shù)倍。上述過程如圖 所示。接收端接收到的光信號是經(jīng)過不同路徑反射后到達(dá)接收機(jī)的不同光路徑的總和，即： （）其中為第條路徑的信道脈沖響應(yīng)的系數(shù)，為第條路徑的信號相對于第一條路徑信號的延遲時(shí)間，表示 AWGN，為信道脈沖響應(yīng)的長度即多徑數(shù)。為接收端光電轉(zhuǎn)換后引入一個未知直流偏置。這種方法將數(shù)據(jù)符號中與訓(xùn)練序列頻率相同的子載波上的數(shù)據(jù)置零，從而完全消除了未知數(shù)據(jù)對訓(xùn)練序列的影響，接收端通過迭代判決的方法還原相應(yīng)的數(shù)據(jù)。因此ACOOFDM系統(tǒng)中基于疊加序列的信道估計(jì)技術(shù)的研究具有重要的意義。因此，兩種序列的插入方式不同。為訓(xùn)練序列的頻域采樣，訓(xùn)練序列的時(shí)域采樣值為。采用基于間隔式導(dǎo)頻插入信道估計(jì)方法時(shí)只有部分子載波含有導(dǎo)頻信息，非導(dǎo)頻子載波上的信道信息要依靠導(dǎo)頻子載波的估計(jì)值來決定，因此該算法對頻偏的影響更敏感梳妝導(dǎo)頻是在OFDM塊中均勻的插入導(dǎo)頻。導(dǎo)頻序列是OFDM技術(shù)中的重要組成部分，它插在不同的OFDM符號之間，可用于時(shí)頻同步的相關(guān)檢測，如信道估計(jì)和恢復(fù)，以及載波頻率偏移的估計(jì)。與此同時(shí)，ACOOFDM技術(shù)也有其不足，主要表現(xiàn)在：頻譜功率相對降低；需要新的定時(shí)算法。=1。為向量添加CP后，進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，得到雙極性信號采樣序列。然而在傳統(tǒng)的RF系統(tǒng)中，OFDM信號為雙極性復(fù)信號，不能直接實(shí)現(xiàn)在無線光鏈路的傳輸。（5）可以實(shí)現(xiàn)非對稱數(shù)據(jù)傳輸，以及實(shí)現(xiàn)可變動態(tài)上下路復(fù)用技術(shù)。盡管循環(huán)前綴引入了冗余信息，降低了系統(tǒng)傳輸效率和帶寬，但它能有效地消除ISI和子載波間干擾（Intercarrier Interference，ICI），是簡化OFDM系統(tǒng)均衡的關(guān)鍵。二進(jìn)制數(shù)據(jù)流經(jīng)編碼后，由PSK、QPSK或nQAM星座映射為串行復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)流；該串行復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)流經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換生成復(fù)向量 輸入 IFFT 模塊；對經(jīng)過 IFFT 的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換和串并變換，生成基帶OFDM時(shí)域信號；在接收端，經(jīng)過FFT變換模塊，節(jié)省了大量的運(yùn)算時(shí)間，在通過一系列與發(fā)送端相反的操作，將接收到的同相正交矢量解調(diào)為數(shù)據(jù)信息。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。第三章介紹了疊加訓(xùn)練序列的信道估計(jì)技術(shù)的研究背景和原理，分析了ACOOFDM系統(tǒng)信道模型。在基于ACOOFDM的新一代無線通信系統(tǒng)中，傳輸速率較高，需要使用相干檢測技術(shù)獲得較高的性能，因此必須選擇好的估計(jì)方法來獲得較好的估計(jì)效果。目前已有兩種形式的單極性O(shè)FDM調(diào)制方式被提出：ACOOFDM；DCOOFDM。由于ACOOFDM系統(tǒng)發(fā)送端輸入IFFT的復(fù)向量具有特殊的要求，使得基于導(dǎo)頻的信道估計(jì)技術(shù)在ACOOFDM系統(tǒng)中的應(yīng)用將面臨著許多困難。根據(jù)是否需要利用額外的數(shù)據(jù)，信道估計(jì)則可以分為：盲信道估計(jì)、導(dǎo)頻輔助的信道估計(jì)及基于疊加序列的信道估計(jì)。并理論分析仿真證明了新的方案可以使誤碼率為時(shí)所需要的 SNR 降低5dB[12]。而將雙極性信號變?yōu)閱螛O性的方法通常有兩種，一是加直流偏置；二是由 J. Armstriong于 2006 年提出的ACOOFDM 方案，它限制調(diào)制數(shù)據(jù)具有Hermitian對稱結(jié)構(gòu)，并且只在奇載波上調(diào)制數(shù)據(jù)，偶載波上數(shù)據(jù)置零。因?yàn)樗苡行У脤苟鄰絺鞑ニ鶐淼腎SI的特點(diǎn)。 光OFDM系統(tǒng)融合了無線OFDM技術(shù)和光通信的優(yōu)點(diǎn),具有高傳輸速率、高抗色散能力、高頻譜效率等優(yōu)勢。由于基帶OFDM信號通常是雙極性復(fù)信號，只有當(dāng)發(fā)射端輸入IFFT的復(fù)數(shù)向量具有復(fù)共軛對稱特性時(shí)，才能生成實(shí)的OFDM基帶信號。雖然OFDM技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)，但是一直沒有將其應(yīng)用到光通信系統(tǒng)中。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(shí)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(shí)）。但從總體上來說，基于導(dǎo)頻的方法具有較高的估計(jì)精度，可以跟蹤時(shí)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(jì)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(shí)際應(yīng)用受到限制；基于疊加序列的信道估計(jì)法，不需要額外的頻段和時(shí)隙傳輸已知導(dǎo)頻，保證了系統(tǒng)的傳輸效率，同時(shí)算法復(fù)雜度低，具有顯著優(yōu)勢。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(jià)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。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(jì)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(jì)方法。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(jì)性能越好，精度越高，驗(yàn)證了該算法的有效性。ACOOFDM技術(shù)除具備OFDM 技術(shù)的特點(diǎn)外，還具有抗多徑傳輸能力強(qiáng)，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。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。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(shí)現(xiàn)復(fù)用和解復(fù)用。1966年，[3]中首次提出了OFDM的概念，但由于當(dāng)時(shí)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)。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。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。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。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]。如果信道是線性的話，那么信道估計(jì)就是對系統(tǒng)沖激響應(yīng)進(jìn)行估計(jì)。疊加周期序列的信道估計(jì)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(dú)立統(tǒng)計(jì)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(jì)獨(dú)立于數(shù)據(jù)信息序列。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。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。所以，現(xiàn)在對ACOOFDM系統(tǒng)信道估計(jì)算法研究是很有必要的，也是非常有意義的。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。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(shí)間彌散信道引入的符號間干擾(ISI)對信號的影響。因此必須在每個時(shí)域OFDM符號前插入保護(hù)間隔。（3）具有很強(qiáng)的抗多徑衰落能力。（3）對載波頻偏和相偏敏感。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。其中可以表示為 （）其中“?”表示卷積運(yùn)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。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。一、導(dǎo)頻輔助信道估計(jì) 導(dǎo)頻輔助信道估計(jì)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(jì)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)。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。在發(fā)送端，數(shù)據(jù)信號和訓(xùn)練序列同時(shí)發(fā)送。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(jì)要求加在頻域上，即特定的子載波上。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。于是2004年，Aldo G. ，仍采用一階統(tǒng)計(jì)平均的方法進(jìn)行估計(jì)[17]。第二節(jié) ACOOFDM系統(tǒng)信道估計(jì)方法針對現(xiàn)有疊加周期序列的信道估計(jì)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(diǎn)和接收到信號的統(tǒng)計(jì)特性，設(shè)計(jì)一種適用于該系統(tǒng)的疊加周期序列的信道估計(jì)方法，該方法主要包括三個方面：單極性非負(fù)周期實(shí)序列的生成、本地矩陣的生成和信道估計(jì)算法。在LOS信道中，光發(fā)射機(jī)和接收機(jī)直接對準(zhǔn)，光強(qiáng)度信號不經(jīng)過多徑傳輸。二、訓(xùn)練序列的生成在本系統(tǒng)中，考慮到信道估計(jì)算法，同時(shí)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(shí)序列。于是，經(jīng)過限幅得到的 ACOOFDM 時(shí)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。假設(shè)系統(tǒng)不存在未知直流偏置，即。第四節(jié) 仿真分析，驗(yàn)證了本方法的可行性以及上一節(jié)中理論分析的正確性?？梢钥闯?，系統(tǒng)性能最佳。它們之間的相對功率不變，使得信道估計(jì)的MSE趨于平穩(wěn)。功率分配因子的使用，還可以支持用戶終端的移動性。主要工作有以下三個方面：（1）介紹了無線光通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和OFDM技術(shù)在光通信中的應(yīng)用。雖然正交頻分復(fù)用技術(shù)已被廣泛地研究，但是其在光強(qiáng)度調(diào)制通信系統(tǒng)以及無線光通信的應(yīng)用，尤其是在ACOOFDM系統(tǒng)中，一直存在許多新的問題和挑戰(zhàn)，在未來的研究方向?qū)⒅塾谝韵聨讉€方面：（1）將本文提出的算法運(yùn)用到其它類型的信道或系統(tǒng)上，是否還有這樣的性能。致 謝時(shí)光荏苒，如白駒過隙，四年象牙塔的大學(xué)生活即將結(jié)束，同學(xué)、朋友各奔東西，此情此景，除了離別只有不舍。同時(shí)，她也時(shí)刻督促我注意工作進(jìn)度，如果沒有她的幫助，我可能要在這里面摸索更長時(shí)間。參考文獻(xiàn)[1] ARMSTRONG J, LOWERY A J. 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