光OFDM及相关技术在室内可见光通信研究中的成果

2012年，Dobroslav Tsonev等人提出了单极性 OFDM（Unipolar OFDM，U-OFDM），其系统原理如图3.26所示，输入信息经过和DCO-OFDM相同的映射后进行IFFT，输出双极性实数信号。

图3.26　U-OFDM系统模型

然后对双极性信号 xIFFT进行编码，得到单极性信号 xencode，编码原理如图3.27所示。将双极性信号的每个抽样值 xIFFT（k）编成一对（两位）新的信号。如果原始的抽样值是正数，编成新的一对信号的第一位处于激活状态，第二位处于静默状态。相反的，如果原始的抽样值是负数，则第一位处于静默状态，第二位激活。处于激活状态时传输抽样值的绝对值，静默状态时则传输零。实际传输时，提取每对编码信号的第一位，按照次序排列成第一个符号串；然后提取每对编码信号的第二位，按次序排列成第二个符号串，两个符号串构成了U-OFDM信号帧，传输时第一个符号串先传输，再传输第二个符号串。信号帧 xU经过数模转换和加CP，最后强度调制LED发光。

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图3.27　U-OFDM信号编码过程

光信号经过多径信道传输，不同的子载波受到的信道衰减不同。而编码信号 xencode的长度是编码前信号 xIFFT长度的2倍。因此，将信号 xencode分成两个符号分别传输，保证了每对编码符号的第一位和第二位受到的信道衰减相同。

接收端收到光信号，并直接检测为电信号，再经过A/D转换和删除CP，得到U-OFDM信号 yU。在进行FFT变换前，要对时域信号 yU进行解调，即把重新排列的两个符号串变成一个符号串，然后再进行FFT。

有两种方法可以实现解调，一种是将 yU分成长度相等的前后两部分，然后用前一半信号减去后一半信号。这种解调方法，在不考虑衰落的AWGN信道，得到的U-OFDM系统BER性能和ACO-OFDM的BER性能相同。这是因为在相减的时候，信号中的每一位上叠加的高斯噪声的方差加倍，因此 U-OFDM的BER性能比双极性OFDM差3dB。另一种解调方法，如果能准确判断出编码后的两位中哪一位处于激活状态，那么另一位就是静默状态，也就能知道发送信号的正负，然后将静默位抛弃，就可以恢复出原始的信号。这种方法的实现也是将 yU从中间分成长度相等的前后两部分，然后将前后两部分按对应位比较，信号幅度大的位就是激活位，小的就对应静默位。U-OFDM系统采用比较法解调的BER性能比相减的 BER性能好，这是因为比较时不增加信号上原来叠加的AWGN噪声，特别是在高阶调制时，比较法获得的BER性能接近双极性OFDM。

在频谱利用率方面，U-OFDM和ACO-OFDM具有相同的频谱利用率，是DCO-OFDM频谱利用率的一半。在漫射信道下，U-OFDM的BER性能较差，这是因为不能使用简单的均衡器。