CN113132290A - 一种信号调制装置及其调制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种信号调制装置，包括信号预处理模块，用于对信号进行预处理，确定通讯信道分配方式；通讯信道分配模块，用于对通讯信道进行分配，将通讯信道分为若干个第一调制信道和若干个第二调制信道；第一调制波生成模块，用于生成第一调制波，并将第一调制波通过第一调制信道发送；第二调制波生成模块，用于生成第二调制波，并将第二调制波通过第二调制信道发送；星座图生成模块，用于生成与第一调制波对应的星座图；校验码生成模块，用于生成与第一调制波对应的校验码集合。本发明能够改进现有技术的不足，降低了调制信号的误码率。

Description

一种信号调制装置及其调制方法
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，尤其是一种信号调制装置及其调制方法。
背景技术
随着我国通讯网络的发展，5G通讯、4K/8K视频高清传输等技术迅速普及。这些新的通讯技术也导致通讯信息量的爆炸性增长。为了提高通讯信道的传输量，需要提高调制阶数，但是更高的调制阶数会带来更高的误码率，为了降低误码率的影响，则需要提高信号的信噪比。但是由于自然环境的影响和通讯硬件本身的性能所限，信噪比无法无限制的提高，而且现阶段进一步提高信号信噪比所花费的成本非常高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种信号调制装置及其调制方法，能够解决现有技术的不足，降低了调制信号的误码率。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种信号调制装置，包括：
信号预处理模块，用于对信号进行预处理，确定通讯信道分配方式；
通讯信道分配模块，用于对通讯信道进行分配，将通讯信道分为若干个第一调制信道和若干个第二调制信道；
第一调制波生成模块，用于生成第一调制波，并将第一调制波通过第一调制信道发送；
第二调制波生成模块，用于生成第二调制波，并将第二调制波通过第二调制信道发送；
星座图生成模块，用于生成与第一调制波对应的星座图；
校验码生成模块，用于生成与第一调制波对应的校验码集合。
一种上述的信号调制装置的调制方法，包括以下步骤：
A、信号预处理模块对信号进行滤波处理后进行分类，根据分类结果确定所需第一调制信道的数量和每个第一调制信道的带宽；
B、通讯信道分配模块根据步骤A的结果分配第一调制信道的数量和每个第一调制信道的带宽，然后将剩余的信道带宽平均分为若干个第二调制信道，第一调制信道与第二调制信道的数量相同，且第一调制信道和第二调制信道在频域上间隔设置；
C、星座图生成模块根据每个第一调制信道发送的信号生成对应的星座图，校验码生成模块根据每个第一调制信道发送的信号和对应的星座图生成校验码集合；
D、第一调制波生成模块将待发送信号进行调制，生成第一调制波，并通过对应的第一调制信道发送；
E、第二调制波生成模块将第一调制波对应的星座图和校验码集合进行调制，生成第二调制波，并通过对应的第二调制信道发送。
作为优选，步骤A中，第一调制信道的总带宽小于等于通讯信道总带宽的90%。
作为优选，步骤C中，星座图生成模块生成星座图包括以下步骤，
C11、根据信号传输容量要求，确定调制阶数；
C12、根据载波信号的最大幅值，确定星座点与星座图坐标原点的最大距离；
C13、对星座点的坐标位置进行调整。
作为优选，步骤C13中，对星座点的坐标位置进行调整包括以下步骤，
首先将星座点之间的欧氏距离和相位差进行归一化，然后调整星座点之间的位置，使任意两个星座点的欧氏距离与相位差成反比，且全部星座点之间的欧氏距离之和与全部星座点之间的相位差之和求和后，使求和结果最大，且全部星座点之间的欧氏距离的标准差和全部星座点之间的相位差的标准差均小于设定阈值。
作为优选，步骤C中，校验码生成模块生成校验码集合包括以下步骤，
C21、对星座图进行遍历，标记出允许的矢量误差小于设定阈值的星座点区域；
C22、为标记的星座点区域内的每个星座点生成一个唯一的校验码，校验码集合包括校验码和校验码所在星座点区域的标记信息。
作为优选，步骤D中，第一调制波生成模块将待发送信号进行调制包括以下步骤，
遍历待发送信号，在位于标记星座点区域内的信号的前方和后方分别插入识别信号段，然后将处理后的待发送信号加载在载波上，形成第一调制波。
作为优选，步骤E中，第二调制波生成模块将第一调制波对应的星座图和校验码集合进行调制包括以下步骤，
将星座图和校验码集合采用格雷码进行编码，然后将编码信息加载在载波上，形成第二调制波，第二调制波和第一调制波的发送过程在时间轴上保持同步。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明充分利用通信信道之间预留的带宽，用以传输第二调制波，并将用于解调第一调制波信号的星座图和用于校验第一调制波信号的校验码集合加载在第二调制波中，实现双调制波同步发送。本发明由于采用了动态星座图的调制方式，实现信号调制方式和阶数根据信号的实时状态进行灵活调整，避免使用过高调制阶数对误码率的影响。利用校验码集合可以对误码率较高的信号进行校验，从而进一步降低调制信号的误码率。由于本发明的动态星座图和校验码集合使用通信信道之间预留的带宽进行传输，且采用不同于第一调制波的调制方式，从而不会干扰和影响第一调制波的传输，实现在不影响第一调制波传输的前提下有效降低误码率的目的。
附图说明
图1是本发明一个具体实施方式的结构图。
图中：1、信号预处理模块；2、通讯信道分配模块；3、第一调制波生成模块；4、第二调制波生成模块；5、星座图生成模块；6、校验码生成模块。
具体实施方式
参照图1，本发明一个具体实施方式包括，
信号预处理模块1，用于对信号进行预处理，确定通讯信道分配方式；
通讯信道分配模块2，用于对通讯信道进行分配，将通讯信道分为若干个第一调制信道和若干个第二调制信道；
第一调制波生成模块3，用于生成第一调制波，并将第一调制波通过第一调制信道发送；
第二调制波生成模块4，用于生成第二调制波，并将第二调制波通过第二调制信道发送；
星座图生成模块5，用于生成与第一调制波对应的星座图；
校验码生成模块6，用于生成与第一调制波对应的校验码集合。
一种上述的信号调制装置的调制方法，包括以下步骤：
A、信号预处理模块1对信号进行滤波处理后进行分类，根据分类结果确定所需第一调制信道的数量和每个第一调制信道的带宽；
B、通讯信道分配模块2根据步骤A的结果分配第一调制信道的数量和每个第一调制信道的带宽，然后将剩余的信道带宽平均分为若干个第二调制信道，第一调制信道与第二调制信道的数量相同，且第一调制信道和第二调制信道在频域上间隔设置；
C、星座图生成模块5根据每个第一调制信道发送的信号生成对应的星座图，校验码生成模块6根据每个第一调制信道发送的信号和对应的星座图生成校验码集合；
D、第一调制波生成模块3将待发送信号进行调制，生成第一调制波，并通过对应的第一调制信道发送；
E、第二调制波生成模块4将第一调制波对应的星座图和校验码集合进行调制，生成第二调制波，并通过对应的第二调制信道发送。
步骤A中，第一调制信道的总带宽小于等于通讯信道总带宽的90%。
步骤C中，星座图生成模块5生成星座图包括以下步骤，
C11、根据信号传输容量要求，确定调制阶数；
C12、根据载波信号的最大幅值，确定星座点与星座图坐标原点的最大距离；
C13、对星座点的坐标位置进行调整。
步骤C13中，对星座点的坐标位置进行调整包括以下步骤，
首先将星座点之间的欧氏距离和相位差进行归一化，然后调整星座点之间的位置，使任意两个星座点的欧氏距离与相位差成反比，且全部星座点之间的欧氏距离之和与全部星座点之间的相位差之和求和后，使求和结果最大，且全部星座点之间的欧氏距离的标准差和全部星座点之间的相位差的标准差均小于设定阈值。
步骤C中，校验码生成模块6生成校验码集合包括以下步骤，
C21、对星座图进行遍历，标记出允许的矢量误差小于设定阈值的星座点区域；
C22、为标记的星座点区域内的每个星座点生成一个唯一的校验码，校验码集合包括校验码和校验码所在星座点区域的标记信息。
步骤D中，第一调制波生成模块3将待发送信号进行调制包括以下步骤，
遍历待发送信号，在位于标记星座点区域内的信号的前方和后方分别插入识别信号段，然后将处理后的待发送信号加载在载波上，形成第一调制波。
步骤E中，第二调制波生成模块4将第一调制波对应的星座图和校验码集合进行调制包括以下步骤，
将星座图和校验码集合采用格雷码进行编码，然后将编码信息加载在载波上，形成第二调制波，第二调制波和第一调制波的发送过程在时间轴上保持同步。
为了保证第二调制波和第一调制波发送过程的同步性，在发送第一调制波中的识别信号段时，根据识别信号段的发送时间对第二调制波的发送时间节拍进行校准；然后在数据接收端设置数据缓存区，数据缓存区一方面用于存储星座图和校验码集合，另外一方面用于对第一调制波进行缓存，当信号发送过程出现干扰和延时的情况时，通过对数据缓存区内第一调制波的时序进行微调，实现保证第一调制波和第二调制波在接收端保持同步的目的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种信号调制装置，其特征在于包括：
信号预处理模块（1），用于对信号进行预处理，确定通讯信道分配方式；
通讯信道分配模块（2），用于对通讯信道进行分配，将通讯信道分为若干个第一调制信道和若干个第二调制信道；
第一调制波生成模块（3），用于生成第一调制波，并将第一调制波通过第一调制信道发送；
第二调制波生成模块（4），用于生成第二调制波，并将第二调制波通过第二调制信道发送；
星座图生成模块（5），用于生成与第一调制波对应的星座图；
校验码生成模块（6），用于生成与第一调制波对应的校验码集合。
2.一种权利要求1所述的信号调制装置的调制方法，其特征在于包括以下步骤：
A、信号预处理模块（1）对信号进行滤波处理后进行分类，根据分类结果确定所需第一调制信道的数量和每个第一调制信道的带宽；
B、通讯信道分配模块（2）根据步骤A的结果分配第一调制信道的数量和每个第一调制信道的带宽，然后将剩余的信道带宽平均分为若干个第二调制信道，第一调制信道与第二调制信道的数量相同，且第一调制信道和第二调制信道在频域上间隔设置；
C、星座图生成模块（5）根据每个第一调制信道发送的信号生成对应的星座图，校验码生成模块（6）根据每个第一调制信道发送的信号和对应的星座图生成校验码集合；
D、第一调制波生成模块（3）将待发送信号进行调制，生成第一调制波，并通过对应的第一调制信道发送；
E、第二调制波生成模块（4）将第一调制波对应的星座图和校验码集合进行调制，生成第二调制波，并通过对应的第二调制信道发送。
3.根据权利要求2所述的信号调制装置的调制方法，其特征在于：步骤A中，第一调制信道的总带宽小于等于通讯信道总带宽的90%。
4.根据权利要求2所述的信号调制装置的调制方法，其特征在于：步骤C中，星座图生成模块（5）生成星座图包括以下步骤，
C11、根据信号传输容量要求，确定调制阶数；
C12、根据载波信号的最大幅值，确定星座点与星座图坐标原点的最大距离；
C13、对星座点的坐标位置进行调整。
5.根据权利要求4所述的信号调制装置的调制方法，其特征在于：步骤C13中，对星座点的坐标位置进行调整包括以下步骤，
首先将星座点之间的欧氏距离和相位差进行归一化，然后调整星座点之间的位置，使任意两个星座点的欧氏距离与相位差成反比，且全部星座点之间的欧氏距离之和与全部星座点之间的相位差之和求和后，使求和结果最大，且全部星座点之间的欧氏距离的标准差和全部星座点之间的相位差的标准差均小于设定阈值。
6.根据权利要求4所述的信号调制装置的调制方法，其特征在于：步骤C中，校验码生成模块（6）生成校验码集合包括以下步骤，
C21、对星座图进行遍历，标记出允许的矢量误差小于设定阈值的星座点区域；
C22、为标记的星座点区域内的每个星座点生成一个唯一的校验码，校验码集合包括校验码和校验码所在星座点区域的标记信息。
7.根据权利要求6所述的信号调制装置的调制方法，其特征在于：步骤D中，第一调制波生成模块（3）将待发送信号进行调制包括以下步骤，
遍历待发送信号，在位于标记星座点区域内的信号的前方和后方分别插入识别信号段，然后将处理后的待发送信号加载在载波上，形成第一调制波。
8.根据权利要求7所述的信号调制装置的调制方法，其特征在于：步骤E中，第二调制波生成模块（4）将第一调制波对应的星座图和校验码集合进行调制包括以下步骤，
将星座图和校验码集合采用格雷码进行编码，然后将编码信息加载在载波上，形成第二调制波，第二调制波和第一调制波的发送过程在时间轴上保持同步。
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