DCO-OFDM LED通信的子载波加载策略

摘要： 发光二极管（尤其是用于可见光通信的LED）带宽有限，且在其3dB带宽以上滚降相对平缓。若将调制带宽限制在LED的3dB带宽内，可实现的数据传输速率将受到不可接受的约束。因此，高效的通信系统需要显著优化利用该3dB点以上的带宽资源。正交频分复用（OFDM）是通过调节不同频率信道响应下的功率分配与星座图参数来实现精细调控的常用方法。虽然学界已提出多种功率与比特加载策略并开展仿真研究，但尚未形成量化表达式。本文针对高频严重衰减的LED信道，推导出最优注水算法、均匀加载及预加重功率加载的理论表达式。我们还研究了实际离散星座图的影响，并通过实验验证新结论。值得注意的是，简单均匀加载的数据吞吐量仅比注水算法低1～2%，但当OFDM限制使用离散QAM星座尺寸时，均匀加载会产生1.5dB的性能损失。受均匀功率加载优异性能启发，我们提出在优化频段内寻找均匀功率最佳离散比特加载的算法。鉴于预加重技术无需自适应子载波加载即可实现信道平坦化的优势，我们量化了其性能损失——只要系统能自适应调整发射带宽（即将高频子载波功率置零），该损失可控制在较小范围。