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2019年7月
总第317期
ISSN1672-1438
CN11-4994/T
ACO-OFDM的MatLab仿真实验设计
吴 迪 张雅楠 那振宇
大连海事大学信息科学与技术学院 辽宁大连 116023
摘 要：可见光通信(VLC，Visible Light Communication)作为新兴的通信技术，具有广阔的发展前景。为了让学生掌握
可见光通信的系统模型，以及理解OFDM技术应用到可见光通信调制信号必须是实数、正极性的特点，设计了基于ACO-
OFDM(Asymmetrically Clipped Optica，OFDM)的4个MatLab仿真实验，由浅入深地加深学生对可见光通信系统模型、调制
解调方法的理解，提高学生的实践能力及科学素养。
关键词：ACO-OFDM；可见光通信；MatLab仿真
作者简介：吴迪，工学硕士，实验师；张雅楠，工学硕士，实验师；那振宇，工学博士，副教授。
可见光通信是在LED基础上快速发展起来的一项
有竞争力的技术，可作为无线通信的补充
[1]
，具有频
谱资源丰富、不产生电磁辐射、可防止信息泄露、信
道稳定、价格低廉、信噪比高等优点，可应用于室内
通信、水下通信、室内定位、航空通信等多种场合，
具有广阔的发展前景。
可见光通信系统具有收发结构简单的特点，适于
将该题目经过简化设计引入到本科实验教学中。教师
通过深入研究可见光通信调制解调方式与传统无线通
信调制解调方式的区别与联系，设计了适用于本科实
验教学的MatLab仿真实验，使学生通过实践了解科研
领域新兴技术，激发学生的学习兴趣。
可见光通信和无线通信一样具有多径传输的特
点，会产生多径时延及码间串扰，随着环境复杂
性的提高，采用开关键控(OOK)调制、脉冲位置
调制(PPM)等单载波调制方式，系统很容易受到码
间串扰的影响。因此，引入抗多径效应的OFDM调
制方式，提高可见光通信系统的传输速率及抗多
径干扰的能力。OFDM技术在无线通信系中被广
泛应用，但在光通信中的应用从近几年才开始。
OFDM信号应用到可见光系统中须表示为强度，信
号必须是实数、正极性，因此需要对OFDM信号
进行实数化、单极化处理，表1列出了无线OFDM
与光OFDM主要不同之处，主要包括极性、信号性
质、接收方法等。
表1 无线OFDM与光OFDM的比较
传统OFDM系统 光OFDM系统
双极性 单极性
信号在电领域传输 信号在光领域传输
接收端本地振荡器 接收端无需本地振荡器
相干接收 直接检测
1 ACO-OFDM原理
传统的OFDM系统，传输的是电信号，对信号没有实
数、虚数以及极性的限制，采用本地振荡器进行相干解
调。而光OFDM中，信号采用IM/DD(强度调制/直接检测)
技术，在发射端信号体现为LED灯的发光强度，因此必须
是实数、正极性的，在应用时要对信号进行特殊处理。
光OFDM实数化的过程，利用的是离散傅里叶变
换的性质，如果IFFT输入端序列满足Hermitian对称性
(共轭对称性)，那么经IFFT后得到的信号就为实信号。
对光OFDM信号单极化方法，主要有加直流
偏置光OFDM(DC DCO-OFDM)、非对称性限幅光
OFDM(ACO-OFDM)、单极性光OFDM(U-OFDM)、翻
转OFDM(Flip-OFDM)等。其中非对称限幅光OFDM系
统(ACO-OFDM)是被广泛应用的一种技术，具有收发
机结构简单、光功率效率高、调制深度高、受非线性
影响小的优点
[2]
。ACO-OFDM算法的工作原理为IFFT
的输入端在满足共轭对称性的基础上，只在奇载波上
传输数据，偶载波上传输零，而在接收端负值部分的
信息可以完全由正值部分反映。
在可见光通信系统中，噪声是影响系统性能的关
键因素。主要分为散弹噪声和接收机端电子元器件产
生的热噪声。理想的光电检测器噪声主要是由光量子
本身的性质产生的，称为量子噪声。
热噪声出现在所有导电材质中，通常被认为是白
噪声，服从均值为零的高斯分布。因此，在可见光通
信系统的仿真中将噪声看为高斯白噪声。
2 MatLab仿真实验设计
在实验教学中设计4个实验，逐层深入地使学生
掌握应用ACO-OFDM技术将OFDM信号实数化、单极
