MIMO-OFDM可见光通信系统模型及其自适应信道估计的介绍

　　针对 LED 通信系统中基于导频信道估计数据恢复的问题，提出了基于信噪比的自适应信道估计算法。通过对最小二乘法（LS）、最小均方误差（MMSE）、离散傅里叶变换改进最小二乘法（LS-DFT）、离散傅里叶变换改进最小均方误差（MMSE-DFT）以及分布式压缩感知同步正交匹配追踪（DCS-SOMP）等五种信道估计方法研究，确定了其信噪比的临界阈值。低于临界阈值时，采用 MMSE-DFT 进行信道估计；高于临界阈值时，选用 DCS-SOMP 算法进行数据重构并恢复信道脉冲响应矩阵。仿真结果表明，当信噪比在 1-40dB 时， 所提算法与对比算法相比，均方误差得到有效降低（从 2.95dB 到 15dB），LED 的通信服务品质能得到提高。

　　MIMO-OFDM 可见光通信系统模型

　　OFDM 系统通过串并转换将高速数据流转变成低速数据流提升可见光通信系统的通信速率，同时结合 MIMO 增加可见光通信系统容量。OFDM 可见光通信系统中使用 16-QAM 调制，其信号在时域内的幅度会有正值与负值。只需在 LED 驱动电路中加上直流偏置，使负值的 OFDM 信号转化为正值，以确保 LED 光源的调制。加入直流偏置（Direct Current Bias， DC-bias）构成直流偏置正交频分复用信号（Direct Current Bias Optical Orthogonal CJL Frequency Division Multiplexing， DCO-OFDM） ，输入的数据码流经串并转换 （Serial-to-Parallel， S/P）变成多路信号，每一路 OFDM 信号驱动一组 LED 发光，经过空间的传输到达接收端。LED 可见光通信系统不同于传统的无线通信系统，光电二极管 （Photodiode， PD）接收机不仅接收到本 LED 发射的光，而且接收到其他 LED 发射的光。基于此，参考文献［17］设计了 LED 的可见光 MIMO-OFDM 通信系统模型如图 1 所示: