发明内容
本发明实施例提供了一种重叠复用信号的波形调制和解调的方法和装置,以至少解决现有的重叠复用收发处理过程中乘法运算过多导致消耗较多计算资源的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面,提供了一种重叠复用信号的波形调制方法,包括:根据窗函数的时长和预设的符号时长,对窗函数进行分组;根据窗函数分组数量,将发送信号分组,得到多组发送信号;使用分组后的窗函数对分组后的发送信号进行卷积,以对发送信号进行波形调制。
进一步地,根据窗函数的时长和预设的符号时长对窗函数进行分段;按照预定规则每次从每个分段中抽取一个数据,并分别将每次抽取的数据分为一组,得到分组结果。
进一步地,确定窗函数的时长与发送信号的预设的符号时长之比为分段数量;按照分段数量对窗函数进行分段。
进一步地,抽取每个分段中相同位置的数据。
进一步地,通过如下公式对发送信号进行卷积:
其中,L为符号长度,M窗函数的分段数量,l为从0到L-1的变量,y
p(n)用于表征发送信号中第p个符号的第n个子载波卷积结果。
进一步地,在将发送信号分组,得到多组发送信号之后,方法还包括:如果发送信号为频域上的信号,则将分组后的发送信号进行傅立叶反变换。
根据本发明实施例的另一方面,还提供了一种重叠复用信号的波形解调方法,包括:将分组后的每组窗函数倒序排列,其中,分组后的窗函数用于对分组的发送信号进行重叠复用编码,得到时间序列;将倒序排列后的窗函数与接收到的时间序列进行卷积,得到子载波分量。
进一步地,在将倒序排列后的窗函数与接收到的时间序列进行卷积,得到子载波分量之后,上述方法还包括:如果发送信号为频域上的信号,则将卷积后的结果进行傅立叶变换。
进一步地,重叠时分复用系统通过如下公式对接收到的时间序列进行卷积:
其中,g(x)=h(N-1-x),x∈[0,N-1],L为符号长度,M为窗函数的分段数量,l为从0到L-1的变量,
用于表征第p个符号的第n个子载波的估计值。
进一步地,重叠频分复用系统通过如下公式对接收到的时间序列进行卷积:
其中,g(x)=h(N-1-x),x∈[0,N-1],L为符号长度,M为窗函数的分段数量,l为从0到L-1的变量,
用于表征第p个符号的第n个子载波的估计值。
根据本发明实施例的一个方面,提供了一种重叠复用信号的波形调制装置,包括:第一分组模块,用于根据窗函数的时长和预设的符号时长对窗函数进行分组;第二分组模块,用于根据窗函数分组数量,将发送信号分组,得到多组发送信号;卷积编码模块,用于使用分组后的窗函数对分组后的发送信号进行卷积,以对发送信号进行波形调制。
根据本发明实施例的一个方面,提供了一种重叠复用信号的波形解调装置,包括:交换模块,用于将分组后的每组窗函数倒序排列,其中,分组后的窗函数用于对分组的发送信号进行重叠复用编码,得到时间序列;卷积模块,用于将交换顺序后的窗函数与接收到的时间序列进行卷积,得到子载波分量的估计值。
根据本发明实施例的一个方面,提供了一种存储介质,存储介质包括存储的程序,其中,在程序运行时控制存储介质所在设备执行上述重叠复用信号的波形调制方法,或上述重叠复用信号的波形解调方法。
根据本发明实施例的一个方面,提供了一种处理器,处理器用于运行程序,其中,程序运行时执行上述重叠复用信号的波形调制方法,或上述重叠复用信号的波形解调方法。
在本发明实施例中,根据窗函数的时长和预设的符号时长对窗函数进行分组,而后根据窗函数分组数量,将发送信号分组,得到多组发送信号,使用分组后的窗函数对分组后的发送信号进行卷积,以对发送信号进行波形调制。上述方案通过对发送信号和窗函数进行分组,并使用分组后的窗函数和分组后的发送信号进行卷积,从而减少卷积过程中乘法运算的数量,进而解决了现有的重叠复用收发处理过程中乘法运算过多导致消耗较多计算资源的技术问题,通过该方案可以有效减少信号收发过程中的乘法占用,最多可以降低M倍乘法器使用,其中,M为上采样或下采样倍数,从而大幅降低系统的复杂度,提高可实现性。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
根据本发明实施例,提供了一种重叠复用信号的波形调制方法的实施例,需要说明的是,在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行,并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图3是根据本发明实施例的一种可选的重叠复用信号的波形调制方法的流程图,如图3所示,该方法包括如下步骤:
步骤S102,根据窗函数的时长和预设的符号时长,对窗函数进行分组。
步骤S104,根据窗函数分组数量,将发送信号分组,得到多组发送信号。
具体的,根据窗函数分组数量,将发送信号分组,每组信号长度为N,其中,N为大于0的自然数。
步骤S106,使用分组后的窗函数对分组后的发送信号进行卷积,以对发送信号进行波形调制。
在对发送信号进行卷积之后,得到待发送的时间序列,将时间序列进行上变频处理后,经过天线发送至接收端。
此处需要说明的是,以窗函数长度为a和发送信号长度为L为例,窗函数与发送信号进行卷积,需要进行a×L次乘法运算,如果将窗函数分为M组,每组窗函数长度为
同样将发送信号分为M组,每组长度为
将分组后的发送信号和分组后的窗函数进行卷积,一组窗函数与一组发送信号进行卷积需要
次乘法运算,需要进行M次卷积,此时共需要
次乘法运算,由
可知,乘法运算的次数减少了M倍。
由上可知,本申请上述实施例根据窗函数的时长和预设的符号时长对窗函数进行分组,然后根据窗函数分组数目,将发送信号分组,得到多组发送信号,使用分组后的窗函数对分组后的发送信号进行卷积,以对发送信号进行波形调制。上述方案通过对发送信号和窗函数进行分组,并使用分组后的窗函数和分组后的发送信号进行卷积,从而减少卷积过程中乘法运算的数量,进而解决了现有的重叠复用收发处理过程中乘法运算过多导致消耗较多计算资源的技术问题,通过该方案可以有效减少信号收发过程中的乘法占用,最多可以降低M倍乘法器使用,其中,M为上采样或下采样倍数,从而大幅降低系统的复杂度,提高可实现性。
可选的,根据本申请实施例,根据窗函数的时长和所述发送信号的预设的符号时长对窗函数进行分组,包括:
步骤S1041,根据窗函数的时长和预设的符号时长对窗函数进行分段。
具体的,上述方案根据预设的符号时长来对窗函数进行分段。
步骤S1043,按照预定规则每次从每个分段中抽取一个数据,并分别将每次抽取的数据分为一组,得到分组结果。
通过上述分组方式可知,在分组结果中,每组包括的窗函数数量即为分段的数量。
可选的,根据本申请实施例,根据窗函数的时长和预设的符号时长对窗函数进行分段,包括:
步骤S1041,确定所述窗函数的时长与预设的符号时长之比为分段数量。
步骤S1043,按照所述分段数量对所述窗函数进行分段。
在一种可选的实施例中,可以通过如下公式对窗函数进行分段:
其中,M用于表征分段的数量,T
h用于表征窗函数的时长,T
s用于表征预设的符号时长。可以将窗函数分为M段,再从M段中按照预定的规则抽取对应的窗函数,构成多组窗函数,其中,分组结果中每组包括M个数据。
可选的,根据本申请实施例,预定规则包括:抽取所述每个分段中相同位置的数据,也即按照发送信号的符号长度间隔进行抽取。
在一种可选的实施例中,抽取分段结果中,第一分段中的第一个数据、第二分段中的第一个数据,……直至最后一个分段(即第M个分段)的第一个数据构成第一组;再抽取第一分段中的第二个数据、第二分段中的第二个数据,以此类推,直至最后一个分段(即第M个分段)的第二个数据构成第二组,以此类推,即能够得到分组结果。
可选的,根据本申请实施例,使用分组后的窗函数对分组后的发送信号进行卷积,以对发送信号进行波形调制,包括:
在一种可选的实施例中,以OvTDM系统为例进行说明,OvTDM系统可以通过如下公式对发送信号进行卷积:
其中,L为符号长度,M窗函数的分段数量,l为从0到L-1的变量,yp(n)用于表征发送信号中第p个符号的第n个卷积结果。
图4是根据本申请实施例的一种基于多相滤波的OvTDM等效波形卷积编码的示意图,多相滤波是按照相位均匀划分把数字滤波器的系统函数H(z)分解成若干个具有不同相位的组,形成多个分支,在每个分支上实现滤波,其中,Z-M表示相隔一个符号长度间隔(窗函数进行抽取时,是按照符号长度间隔进行抽取的)。
下面对上述公式进行进一步计算,其中,K用于表示重叠复用次数,OvTDM等效波形卷积用下式表示:
本申请实施例将窗函数和发送信号进行分组,而后将分组后的窗函数和分组后的发送信号进行卷积运算,该过程可表示为:
进而可得,
从上式可知,将窗函数与发送数据进行分组,能够减少卷积处理过程中的乘法次数。
可选的,根据本申请上述实施例,在将发送信号分组,得到多组发送信号之后,上述方法还包括:如果所述发送信号为频域上的信号,则将分组后的所述发送信号进行傅立叶反变换。
上述傅立叶反变换用于将频域上的发送信号转换到时域。由于OvTDM系统的信号发送和接收均在时域上进行,因此无需进行傅立叶反变换,而对于OvFDM系统来说,由于OvFDM系统中波形调制模块是在频域中进行的,因此需要对数据进行分组运算,再进行傅立叶反变换,将数据转换到时域上。
在一种可选的实施例中,OvFDM系统的波形调制模块中包含上采样、脉冲成形,该处理过程是在频域中进行的;而本方案提出的波形调制方法则需要在时域进行,因此需要对数据先进行IFFT运算(傅立叶反变换),使之转换到时域,然后与窗函数进行相应卷积运算,具体如下所示:
OvFDM信号的频域表示为:
其中S(f)为各个子载波的发送信号,H(f)为各个子载波的频谱函数,K表示重叠系数。
由此,OvFDM信号的等效时域表示为:
其中s
n(t)为第n个子载波的发送信号对应的时域表示,h(t)为成型窗函数,时长为T
h,其带宽为B
h,预设的符号时长为T
s,
当B≠B
h时子载波之间必然产生重叠,
为OvFDM的重叠次数。当h(t)为矩形窗,且满足T
h=T
s,Δf=B=B
h,即K=1时,OvFDM就退化为OFDM(正交频分复用)。
Bh由波形h(t)以及时长Th决定,因此通过选取合适的成型波形以及预设的符号时长,可以控制重叠重数K,K越大重叠重数越高,子载波之间重叠越强,频谱效率越高。
x(t)为发送信号经过IFFT变换得到时域的信号,对于经过脉冲成型的第p个符号,可以表示为:
由于:
由此可得:
将每个符号的发送序列的逆傅里叶变换表示成IFFT(x)=xT,可得:
基于多相滤波的OvFDM等效波形卷积编码的示意图可如图5所示。
实施例2
根据本发明实施例,提供了一种重叠复用信号的波形解调方法的实施例,图6是根据本发明实施例的重叠复用信号的波形解调方法的流程图,如图6所示,该方法包括如下步骤:
步骤S602,将分组后的每组窗函数倒序排列,其中,分组后的窗函数用于对分组的发送信号进行重叠复用编码,得到时间序列。
步骤S604,将倒序排列后的窗函数与接收到的所述时间序列进行卷积,得到子载波分量。
需要注意的是,在OvFDM中会人为的为各个子载波引入ICI(信道干扰),每个子载波会收到相邻载波的影响,因此需要利用译码算法对信号进行译码,以去除ICI。
在得到译码结果之后,可以将译码结果发送至FEC(前向纠错)模块进行译码处理,可选的实现算法包括:map、logmap、max log map、sova等。
需要说明的是,上述重叠复用信号的波形解调方法可以应用于对通过实施例1中重叠复用信号的波形调制方法所生成的时间序列进行波形解调。
同样的,由于在波形解调的过程中,采用的仍然是分段后的窗函数,因此在进行卷积运算时仍然能够减少乘法运算的次数仍然,达到了解决运算资源的目的。
可选的,根据本申请上述实施例,在将交换顺序后的窗函数与接收到的所述时间序列进行卷积,得到子载波分量之后,上述方法还包括:如果发送信号为频域上的信号,则将卷积后的结果进行傅立叶变换。
上述傅立叶变换用于将时域上的卷及结果转换到时域。由于OvTDM系统的信号发送和接收均在时域上进行,因此无需进行傅立叶反变换,而对于OvFDM系统来说,由于OvFDM系统中波形解调模块是在频域中进行的,因此需要对数据进行傅立叶变换,将数据转换到频域上,再进行译码。
可选的,根据本申请上述实施例,将交换顺序后的窗函数与接收到的时间序列进行卷积,得到子载波的分量,包括:
重叠时分复用系统通过如下公式对接收到的时间序列进行卷积:
其中,g(x)=h(N-1-x),x∈[0,N-1],
即g(n+l×M)=h(N-1-(n+l×M)),x∈[0,N-1],L为符号长度,M为窗函数的分段数量,l为从0到L-1的变量,
用于表征第p个符号的第n个子载波的估计值,m∈[0,M-1]。
可选的,根据本申请上述实施例,将交换顺序后的窗函数与接收到的时间序列进行卷积,得到子载波的分量估计值,包括:
重叠频分复用系统通过如下公式对接收到的时间序列进行卷积:
其中,g(x)=h(N-1-x),x∈[0,N-1],
即g(n+l×M)=h(N-1-(n+l×M)),x∈[0,N-1],L为符号长度,M为窗函数的分段数量,l为从0到L-1的变量,
为第p个符号的第n个子载波的估计值,m∈[0,M-1]。
在上述步骤中,由于重叠频分复用系统是在频域上对信号进行处理的,因此在得到了时域上的子载波分量的估计值之后,还需要进行傅里叶变换,才能得到频域上的在子载波分量的估计值。
实施例3
根据本发明实施例,提供了一种重叠复用信号的波形调制装置,图7是根据本发明实施例的重叠复用信号的波形调制装置的示意图,如图7所示,该装置包括:
第一分组模块70,用于根据窗函数的时长和预设的符号时长对窗函数进行分组。
第二分组模块72,用于根据窗函数分组数量,将发送信号分组,得到多组发送信号。
卷积编码模块74,用于使用分组后的窗函数对分组后的发送信号进行卷积,以对所述发送信号进行波形调制。
实施例4
根据本发明实施例,提供了一种重叠复用信号的波形解调装置,图8是根据本发明实施例的重叠复用信号的波形解调装置的示意图,如图8所示,该装置包括:
交换模块80,用于将分组后的每组窗函数倒序排列,其中,分组后的窗函数用于对分组后的发送信号进行重叠复用编码,得到时间序列。
卷积模块82,用于将倒序排列后的窗函数与接收到的时间序列进行卷积,得到子载波分量。
实施例5
根据本发明实施例,提供了一种存储介质,存储介质包括存储的程序,其中,在程序运行时控制存储介质所在设备执行实施例1中所述的重叠复用信号的波形调制方法,或者实施例2所述的重叠复用信号的波形解调方法。
实施例6
根据本发明实施例,提供了一种处理器,处理器用于运行程序,其中,程序运行时执行实施例1中所述的重叠复用信号的波形调制方法,或者实施例2所述的重叠复用信号的波形解调方法。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的技术内容,可通过其它的方式实现。其中,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如所述单元的划分,可以为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,单元或模块的间接耦合或通信连接,可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。