基于Volterra级数的DFE判决反馈均衡器可见光通信系统误码率matlab仿真 |
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基于Volterra级数的DFE判决反馈均衡器可见光通信系统误码率matlab仿真
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目录 1.算法运行效果图预览 2.算法运行软件版本 3.部分核心程序 4.算法理论概述 判决反馈均衡器（Decision Feedback Equalizer, DFE）原理 在可见光通信系统中的应用 5.算法完整程序工程 1.算法运行效果图预览
matlab2022a 3.部分核心程序 ................................................................. % 生成随机输入信号 msg0 = randi([0,2^numberOfBits-1],maxRuns*2,1); % 使用PAM调制 pilot = real(pammod(msg0,2^numberOfBits,0,'gray')); % 计算卷积长度 Cov_Len = length(pilot) + LEDfreqRespPoints -1; % 计算FFT的尺寸 NFFT = 2^nextpow2(Cov_Len); % 对调制信号进行FFT pilotFreq = fft(pilot,NFFT); % 生成频率向量 f = fs/2*linspace(0,1,NFFT/2 + 1)*2*pi; % 生成对称频率向量 w = [-fliplr(f(2:end-1)) f]; % 计算LED的频率响应 LEDResp = func_LEDfreq(w); % 对信号进行滤波 msg_filter = real(ifft(pilotFreq.*fftshift(LEDResp))); % 修剪滤波后的信号 filteredVin = msg_filter(1:length(pilot)); % 计算电压常数 VoltageConstant = Modn_idx*maxVoltage/((1+Modn_idx)*max(filteredVin)); % 调整信号电压 filteredVin = filteredVin*VoltageConstant + VDC; % 计算LED输出电流 iLEDOutput = func_IV(filteredVin,Uvt,Nled,ISat); % 计算电功率 Pow_out = filteredVin.*iLEDOutput; % 计算光功率 Opt_Pow_out = Poptical(Eff_led,Pow_out,kNonLinearity); % 计算光功率的卷积输出 Opt_Pow_cout = Opt_Pow_out*H_0; % 生成噪声信号 n = randn(length(Opt_Pow_cout),1); % 计算接收到的电流信号 Rec_Isignal = Opt_Pow_cout*R*A; % 去直流分量 Rec_ac = Rec_Isignal - mean(Rec_Isignal); % 计算信号功率 Rec_pow = Rec_ac'*Rec_ac/length(Rec_Isignal); % 计算噪声功率 Pow_noise = n'*n/(length(n)); % 计算所需的噪声功率 powerNoise = (Rec_pow/db2pow(SNR)); % 调整噪声信号的功率 n = n.*sqrt(powerNoise/Pow_noise); % 添加噪声到接收信号 Rec_voltages = (Rec_Isignal + n); % 去直流分量 Rec_voltages = Rec_voltages - mean(Rec_voltages); % 调整接收信号的方差 receivedVoltageSignal = Rec_voltages*sqrt(var(pilot)/var(Rec_voltages)); % 准备信号向量 xAux = [zeros(N-1,1);receivedVoltageSignal]; % 初始化权重矩阵 w = zeros(adapFiltLength,maxRuns); % 初始化期望信号矩阵 d = zeros(maxRuns + delayinSamples + 1,1); % 初始化误差信号矩阵 e = zeros(maxRuns + delayinSamples + 1,1); % 对每个时间步 119 4.算法理论概述Volterra级数是一种描述非线性系统行为的强大工具。在一个非线性系统中，输出信号y(t) 可以通过输入信号x(t) 的多个卷积和来表示，形成所谓的Volterra级数。第一阶Volterra核（线性部分）和高阶Volterra核（非线性部分）共同决定了系统的整体响应。对于一个非线性系统，其输出可以用以下形式的Volterra级数表示：
其中，ℎ1h1 是一阶Volterra核，代表线性响应；ℎ2,ℎ3,...h2,h3,... 是二阶及更高阶的Volterra核，它们描述了系统的非线性特性；τ1,τ2,... 表示时间延迟。 判决反馈均衡器（Decision Feedback Equalizer, DFE）原理在通信系统中，判决反馈均衡器主要用于克服信道引起的码间干扰（ISI）。DFE包含两个主要部分：前馈均衡器（FFE）和反馈均衡器（FBF）。 假设接收信号为r(t)，经过FFE处理后的信号为rffe(t)，则该信号进入判决器产生初步判决结果 x^(t)。然后将x^(t) 通过反馈均衡器与原始接收信号进行减法操作，得到最终均衡后信号 y^(t)：
在基于Volterra级数的DFE设计中，会利用Volterra级数对非线性失真进行建模，并在设计反馈均衡器时考虑这些非线性项的影响。 在可见光通信系统中的应用在可见光通信（VLC）系统中，由于光源的非线性特性、光电检测器的响应以及信道的多径效应等因素，可能导致严重的非线性失真和ISI问题。因此，可以采用基于Volterra级数的DFE技术来改善这些问题。 数学模型（简化表达）： 假设 VLC 系统的非线性失真可以通过高阶Volterra级数近似，那么针对接收到的信号r(t)，均衡过程可描述为：
其中，hn 是第n 阶Volterra核，N 是考虑的最高阶数。 实际实现过程中，需要先通过实验或理论分析确定Volterra核的具体形式，然后将其应用于DFE的设计中，使得均衡器能够更好地抵消由非线性导致的失真，从而提高系统的误码率性能。 5.算法完整程序工程OOOOO OOO O |
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