CN108881098A - 通信系统中扩缩调制的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通信系统信号调制技术领域，具体涉及通信系统中扩缩调制的方法和装置，首先信号发射机对输入的数据流进行串并变换，分出多个并行的二进制序列；然后对多个并行的二进制序列分别做2电平到L电平变换，形成多个并行的L电平信号；然后为多个并行的L电平信号分别选择一种相位的子载波并相乘；然后把所有并行的子载波进行相加获得非中心对称信号调制信号。本发明实现了调制信号的非中心对称分布，解决现有相关通信系统中叠加信号的均匀性导致很难分别解调出叠加信号中每层信号的问题，突破现有通信系统中调制性能差的瓶颈。

Description

通信系统中扩缩调制的方法和装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种通信系统中扩缩调制的方法和装置。
背景技术
随着信息社会爆炸式的发展，无论是有线通信网络还是无线通信网络都都需要解决如何能够保障海量通信业务需求的严峻问题。
为了解决这一问题，科研人员与机构开始从多个不同的维度联合利用频谱资源，提出了利用叠加码理论的非正交多址接入、功分复用和正交功分多址接入等新协议与新方法。当采用这些技术时，信号接收端会同时同频接收到多个调制信号；在接收端解调时，通常会使用串行干扰抵消技术或者多域判决技术把叠加在一起的多层信号进行解调。实际中，每层信号可能会受到不同信道衰弱的影响。当信道变差时，预先设置好的信号功率就会偏低，导致解调性能快速下降。因此，严重制约了这类系统的传输性能。
发明内容
本发明的目的在于提供通信系统中扩缩调制的方法和装置，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明通过在调制信号星座图上选择多个星座点并分成多个星座点组，并建立数据与星座点的映射关系，再选择一个或者多个星座点组，然后根据输入数据和星座点映射生成调制信号，实现在信道不变时信号的动态扩缩变化，解决现有相关通信系统在信道变差时解调性能快速下降的问题，突破现有通信系统中调制性能差的瓶颈。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
通信系统中扩缩调制的方法，包括以下步骤：
步骤1：在调制信号星座图上，选择多个星座点并分成多个星座点组；
步骤2：建立数据与星座点的映射关系；
步骤3：选择一个或者多个星座点组；
步骤4：根据输入数据和星座点映射，生成调制信号；
其中，星座点组包含一个或多个星座点。
进一步地，步骤1中在调制信号星座图上选择多个星座点并分成多个星座点组的具体方法为：在可供选择的信号星座点集合里，选择L个星座点构成一个星座点组；用信号星座点集合里的其它星座点替换一个星座点组中的一个或多个星座点，构成新的星座点组；其中L等于2的M次幂，M为信号的调制阶数。
进一步地，所述的选择L个星座点构成一个星座点组的方法，具体为：选择L个幅值接近的星座点；星座点之间的欧几里得距离尽可能的长。
进一步地，步骤2中建立数据与星座点的映射关系的具体方法为：选择一个或者多个星座点组，建立数据与星座点组中星座点的一一对应关系；然后依次为每个星座点组建立数据与星座点的映射关系。
进一步地，步骤3中选择一个或者多个星座点组的具体方法为：首先根据信道状态选择多个星座点组；然后在多个星座点组里动态选择一个或者多个星座点组。
通信系统中扩缩调制的装置，包括星座点组构建模块，星座点组构建模块连接星座映射模块，星座映射模块连接星座点组选择模块，星座点组选择模块连接调制信号生成模块；其中：
星座点组构建模块：在调制信号星座图上，选择多个星座点并分成多个星座点组；
星座映射模块：建立数据与星座点的映射关系；
星座点组选择模块：选择一个或者多个星座点组；
调制信号生成模块：根据输入数据和星座点映射，生成调制信号。
进一步地，星座点组构建模块中在调制信号星座图上选择多个星座点并分成多个星座点组具体为：在可供选择的信号星座点集合里，选择L个星座点构成一个星座点组；用信号星座点集合里的其它星座点替换一个星座点组中的一个或多个星座点，构成新的星座点组；其中L等于2的M次幂，M为信号的调制阶数。
进一步地，所述的选择L个星座点构成一个星座点组具体为：选择L个幅值接近的星座点；星座点之间的欧几里得距离尽可能的长。
进一步地，星座映射模块中建立数据与星座点的映射关系的具体方法为：选择一个或者多个星座点组，建立数据与星座点组中星座点的一一对应关系；然后依次为每个星座点组建立数据与星座点的映射关系。
进一步地，星座点组选择模块中选择一个或者多个星座点组具体为：首先根据信道状态选择多个星座点组；然后在多个星座点组里动态选择一个或者多个星座点组。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明通过在调制信号星座图上选择多个星座点并分成多个星座点组，再建立数据与多个星座点组中星座的映射关系，然后选择一个或者多个合适的星座点组，然后根据输入数据和星座点映射生成调制信号，实现在信道不变时信号的动态扩缩变化，从而保证一部分信号能够被正确解调，解决现有相关通信系统在信道变差时解调性能快速下降的问题，突破现有通信系统中调制性能差的瓶颈。
本发明装置通过星座点组构建模块在调制信号星座图上选择多个星座点并分成多个星座点组，通过星座映射模块建立数据与星座点的映射关系，通过星座点组选择模块选择一个或者多个星座点组，通过调制信号生成模块根据输入数据和星座点的映射关系生成调制信号，实现在信道不变时信号的动态扩缩变化，从而保证一部分信号能够被正确解调，解决现有相关通信系统在信道变差时解调性能快速下降的问题，突破现有通信系统中调制性能差的瓶颈。
附图说明
图1是本发明的通信系统中扩缩调制方法的流程图；
图2为本发明对调制信号星座图构建的示意图；
图3为本发明的通信系统中扩缩调制装置的结构图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种通信系统中扩缩调制的方法，通过在调制信号星座图上选择多个星座点并分成多个星座点组，再建立数据与多个星座点组中星座的映射关系，然后选择一个或者多个合适的星座点组，然后根据输入数据和星座点映射生成调制信号，实现在信道不变时信号的动态扩缩变化，从而保证一部分信号能够被正确解调，解决现有相关通信系统在信道变差时解调性能快速下降的问题，突破现有通信系统中调制性能差的瓶颈。为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。
参见图1，为本发明实施例提出的通信系统中扩缩调制方法的流程图，可以包括：
S101，在调制信号星座图上，选择多个星座点并分成多个星座点组；
在调制信号星座图上选择多个星座点并分成多个星座点组的具体方法为：在可供选择的信号星座点集合里，选择L个星座点构成一个星座点组；用信号星座点集合里的其它星座点替换一个星座点组中的一个或多个星座点，构成新的星座点组；其中L等于2的M次幂，M为信号的调制阶数；
其中，选择L个星座点构成一个星座点组的方法具体为：选择L个幅值接近的星座点；星座点之间的欧几里得距离尽可能的长；
下面以一个简单系统为例，对在调制信号星座图上，选择多个星座点并分成多个星座点组的方法进行详细说明。
假设系统中，调制信号的星座点集合为x＝±2i，y＝±32j+1∪x,x＝±2i+1,y＝±23j，其中x,y和Z分别表示星座点在星座图上的坐标和整数集合,参见图2；调制阶数为2。
本发明实施例在星座点集合中 选择4个星座点(-1，0)和(1，0)作为一个星座点组参见图2中五角星型星座点；用星座点集合 中的星座点(-3，0)和(3，0)代替星座点组中的(-1，0)和(1，0)，构成新的星座点组用星座点集合 中的星座点和代替星座点组中的(-1，0)和(1，0)，构成新的星座点组参见图2中圆圈型星座点。
类似地，对于对在调制信号星座图上选择多个星座点并分成多个星座点组的情况，也有类似的方法。
S102，建立数据与星座点的映射关系；
建立数据与星座点的映射关系的具体方法为：选择一个或者多个星座点组，建立数据与星座点组中星座点的一一对应关系；然后依次为每个星座点组建立数据与星座点的映射关系；
下面以S101中的简单系统为例，对建立数据与星座点的映射关系进行详细说明。
以S101中的两个星座点组为例，假设数据为二进制序列。本发明实施例选择一个星座点组设置比特与星座点的映射关系为10→(-1，0)和11→(1，0)，其中→表示映射；依次选择星座点组设置比特与星座点的映射关系为10→(-3，0)和11→(3，06)；依次选择星座点组设置比特与星座点的映射关系为10→(-3，0)和11→(3，0)。
类似地，对于多个星座点组的情况，也有建立数据与星座点的映射关系的方法。
S103，选择一个或者多个星座点组；
其中，选择一个或者多个星座点组的具体方法为：首先根据信道状态选择多个星座点组作为备选星座点组；然后在多个星座点组里动态选择一个星座点组；
下面以S102中的简单系统为例，对选择一个或者多个星座点组进行详细说明。
以S102中的两个星座点组为例。当信道的衰减系数h取值动态变化不大时，本发明实施例首选选择星座点组作为备选星座点组；然后选择星座点组作为调制信号的星座点组；
当信道的衰减系数h取值动态变化较大时，本发明实施例首选选择星座点组和星座点组(-3，0)，3,0作为备选星座点组；然后轮流选择星座点组0，-3,0,3,-1,0,1,0和星座点组作为调制信号的星座点组。
类似的，对于多个并行的二进制序列的情况，也有为多个并行的L电平信号分别选择一种相位的子载波并相乘的方法。
S104，根据输入数据和星座点映射，生成调制信号。
上述通信系统中非中心对称信号调制的方法，通过在信号发射机对输入的数据流进行串并变换，分出多个并行的二进制序列，并对多个并行的二进制序列分别做2电平到L电平变换，形成多个并行的L电平信号，再为多个并行的L电平信号分别选择一种相位的子载波并相乘，然后把所有并行的子载波进行相加获得调制信号，实现调制信号的非中心对称分布，解决现有相关通信系统中叠加信号的均匀性导致很难分别解调出叠加信号中每层信号的问题，突破现有通信系统中调制性能差的瓶颈。
如图3所示，本发明实施例通信系统中非中心对称信号调制的装置的结构图，包括：
串并变换模块：对输入的数据流进行串并变换，分出多个并行的二进制序列；
电平变换模块：对多个并行的二进制序列分别做2电平到L电平变换，形成多个并行的L电平信号；
载波产生器模块：为多个并行的L电平信号分别选择和生成一种相位的子载波并相乘；
加和模块：把所有并行的子载波进行相加，获得非中心对称信号调制信号。
在本发明实施例中，串并变换模块301把输入的数据流进行串并变换分出多个并行的二进制序列，电平变换模块302对多个并行的二进制序列分别做2电平到L电平变换形成多个并行的L电平信号，载波产生器模块303为多个并行的L电平信号分别选择和生成一种相位的子载波并相乘，加和模块304把所有并行的子载波进行相加获得非中心对称信号调制信号，实现信号的非中心对称信号调制，解决现有通信系统中由于叠加信号均匀分布导致的信号解调困难问题，突破现有通信系统中调制性能差的瓶颈。
其中，串并变换模块中分出多个并行的二进制序列具体为：把输入的数据流分成速率相同的多个并行二进制序列，其中多个二进制序列的速率和等于输入数据的速率。
其中，电平变换模块中对多个并行的二进制序列分别做2电平到L电平变换具体为：建立并行二进制序列中数据与载波幅值的映射关系表，通过查表选择匹配的电平并对二进制序列信号的电平进行调整；
载波产生器模块中为多个并行的L电平信号分别选择一种相位的子载波具体为：建立并行二进制序列中数据与子载波相位的映射关系表，通过查表选择具有匹配相位的子载波；
建立映射关系表具体为：构建星座图；设置比特与星座点的映射关系；根据比特与被映射星座点的相位制作数据与载波相位的映射关系表；根据比特与被映射星座点的幅值制作数据与L电平的映射关系表；
构建星座图具体为：构建调制信号星座点集合x＝±2i,y＝±32j+1∪x,x＝±2i+1,y＝±23j，其中x,y和Z分别表示星座点在星座图上的坐标和整数集合；选择与调制阶数匹配的星座点作为调制信号的星座点。
上述模块可以分布于一个装置，也可以分布于多个装置。上述模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
上述通信系统中信号多层调制的装置可以作为一个单独的装置独立设置，也可以集成在基站和移动终端设备中。
上述通信系统中非中心对称信号调制的装置，串并变换模块301把输入的数据流进行串并变换分出多个并行的二进制序列，串并变换模块301连接电平变换模块302，电平变换模块302，对多个并行的二进制序列分别做2电平到L电平变换形成多个并行的L电平信号，电平变换模块302连接载波产生器模块303，载波产生器模块303为多个并行的L电平信号分别选择和生成一种相位的子载波并相乘，载波产生器模块303连接加和模块304，加和模块304把所有并行的子载波进行相加获得非中心对称信号调制信号，实现信号的非中心对称信号调制，解决现有通信系统中由于叠加信号均匀分布导致的信号解调困难问题，突破现有通信系统中调制性能差的瓶颈。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM,U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或者流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装之中，也可以进行相应变化位于不同于实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.通信系统中扩缩调制的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在调制信号星座图上，选择多个星座点并分成多个星座点组；
步骤2：建立数据与星座点的映射关系；
步骤3：选择一个或者多个星座点组；
步骤4：根据输入数据和星座点映射，生成调制信号；
其中，星座点组包含一个或多个星座点。
2.根据权利要求1所述的通信系统中扩缩调制的方法，其特征在于，步骤1中在调制信号星座图上选择多个星座点并分成多个星座点组的具体方法为：在可供选择的信号星座点集合里，选择L个星座点构成一个星座点组；用信号星座点集合里的其它星座点替换一个星座点组中的一个或多个星座点，构成新的星座点组；其中L等于2的M次幂，M为信号的调制阶数。
3.根据权利要求2所述的通信系统中扩缩调制的方法，其特征在于，所述的选择L个星座点构成一个星座点组的方法，具体为：选择L个幅值接近的星座点；星座点之间的欧几里得距离尽可能的长。
4.根据权利要求1所述的通信系统中扩缩调制的方法，其特征在于，步骤2中建立数据与星座点的映射关系的具体方法为：选择一个或者多个星座点组，建立数据与星座点组中星座点的一一对应关系；然后依次为每个星座点组建立数据与星座点的映射关系。
5.根据权利要求1所述的通信系统中扩缩调制的方法，其特征在于，步骤3中选择一个或者多个星座点组的具体方法为：首先根据信道状态选择多个星座点组；然后在多个星座点组里动态选择一个或者多个星座点组。
6.通信系统中扩缩调制的装置，其特征在于，包括星座点组构建模块，星座点组构建模块连接星座映射模块，星座映射模块连接星座点组选择模块，星座点组选择模块连接调制信号生成模块；其中：
星座点组构建模块：在调制信号星座图上，选择多个星座点并分成多个星座点组；星座映射模块：建立数据与星座点的映射关系；
星座点组选择模块：选择一个或者多个星座点组；
调制信号生成模块：根据输入数据和星座点映射，生成调制信号。
7.根据权利要求6所述的通信系统中扩缩调制的装置，其特征在于，星座点组构建模块中在调制信号星座图上选择多个星座点并分成多个星座点组具体为：在可供选择的信号星座点集合里，选择L个星座点构成一个星座点组；用信号星座点集合里的其它星座点替换一个星座点组中的一个或多个星座点，构成新的星座点组；其中L等于2的M次幂，M为信号的调制阶数。
8.根据权利要求7所述的通信系统中扩缩调制的装置，其特征在于，所述的选择L个星座点构成一个星座点组具体为：选择L个幅值接近的星座点；星座点之间的欧几里得距离尽可能的长。
9.根据权利要求6所述的通信系统中扩缩调制的装置，其特征在于，星座映射模块中建立数据与星座点的映射关系的具体方法为：选择一个或者多个星座点组，建立数据与星座点组中星座点的一一对应关系；然后依次为每个星座点组建立数据与星座点的映射关系。
10.根据权利要求6所述的通信系统中扩缩调制的装置，其特征在于，星座点组选择模块中选择一个或者多个星座点组具体为：首先根据信道状态选择多个星座点组；然后在多个星座点组里动态选择一个或者多个星座点组。
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