CN113422626B - 一种信号预编码、信号解码方法及装置 - Google Patents

一种信号预编码、信号解码方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供了一种信号预编码、信号解码方法及装置。方案如下：基于OFDM技术，对待发送的原始信号进行调制，得到第一信号；对第一信号进行功率回退处理，得到第二信号；基于预设非线性预编码技术，对第二信号进行预编码处理，得到第三信号；向每一接收端发送第三信号。通过本实施例提供的技术方案，在保证高频谱利用率的同时，实现对信号能量的有效控制，从而降低了预编码过程的能量损耗。

Description

一种信号预编码、信号解码方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种信号预编码、信号解码方法及装置。
背景技术
在高通量卫星通信过程中，通过采用密集点波束和同频复用技术，可以大大增加频谱利用率。但是，同频复用技术却会带来较为严重的干扰问题。
相关技术中，通过将同频复用技术与传统的线性预编码技术结合的方式，降低同频复用所造成的干扰问题。但是，由于预编码过程大大增加了信号能量，这将造成能量损失。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种信号预编码、信号解码方法及装置，降低预编码过程的能量损失。具体技术方案如下
本申请实施例提供了一种信号预编码方法，应用于卫星通信系统中的发送端，所述卫星通信系统中还包括接收端，所述方法包括：
基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术，对待发送的原始信号进行调制，得到第一信号；
对所述第一信号进行功率回退处理，得到第二信号；
基于预设非线性预编码技术，对所述第二信号进行预编码处理，得到第三信号；
向每一接收端发送所述第三信号。
可选的，所述对所述第一信号进行功率回退处理，得到第二信号的步骤，包括：
基于预设功率回退因子，对所述第一信号进行功率回退，得到第二信号。
可选的，所述预设功率回退因子为所述原始信号的功率谱峰值与功率回退处理后的信号的功率谱峰值间的比值。
可选的，所述基于预设非线性预编码技术，对所述第二信号进行预编码处理，得到第三信号的步骤，包括：
按照THP预编码技术，对所述第二信号进行THP预编码处理，得到第三信号；或
按照MB-THP预编码技术，对所述第二信号进行MB-THP预编码处理，得到第三信号。
本申请实施例还提供了一种信号解码方法，应用于卫星通信系统中的接收端，所述卫星通信系统中还包括发送端，所述方法包括：
接收所述发送端发送的第三信号；
基于预设非线性预编码技术，对所述第三信号进行解码处理，得到所述第四信号；
对所述第四信号进行功率恢复处理，得到第五信号；
基于OFDM技术，对所述第五信号进行解调，得到所述发送端发送的原始信号。
可选的，所述对所述第四信号进行功率恢复处理，得到第五信号的步骤，包括：
基于预设功率回退因子，对所述第四信号进行功率恢复处理，得到第五信号。
可选的，所述预设功率回退因子为所述发送端发送的原始信号的功率谱峰值与功率回退后的信号的功率谱峰值间的比值。
可选的，所述基于预设非线性预编码技术，对所述第三信号进行解码处理，得到所述第四信号的步骤，包括：
若所述预设非线性预编码技术为THP预编码技术或MB-THP预编码技术，则对所述第三信号进行取模处理，得到解码后的第四信号。
本申请实施例还提供了一种信号预编码装置，应用于卫星通信系统中的发送端，所述卫星通信系统中还包括接收端，所述装置包括：
调制模块，用于基于OFDM技术，对待发送的原始信号进行调制，得到第一信号；所述原始信号中包括发送给所述接收端的信号；
调制模块，用于基于OFDM技术，对待发送的原始信号进行调制，得到第一信号；
第一处理模块，用于对所述第一信号进行功率回退处理，得到第二信号；
第二处理模块，用于基于预设非线性预编码技术，对所述第二信号进行预编码处理，得到第三信号；
发送模块，用于向每一接收端发送所述第三信号。
本申请实施例还提供了一种信号解码装置，应用于卫星通信系统中的接收端，所述卫星通信系统中还包括发送端，所述装置包括：
接收模块，用于接收所述发送端发送的第三信号；
第三处理模块，用于基于预设非线性预编码技术，对所述第三信号进行解码处理，得到所述第四信号；
第四处理模块，用于对所述第四信号进行功率恢复处理，得到第五信号；
解调模块，用于基于OFDM技术，对所述第五信号进行解调，得到所述发送端发送的原始信号。
本申请实施例还提供了一种发送端，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述任一所述的信号预编码方法步骤。
本发明实施例还提供了一种接收端，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述任一所述的信号解码方法步骤。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一所述的信号预编码方法步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一所述的信号解码方法步骤。
本发明实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一所述的信号预编码方法。
本发明实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一所述的信号解码方法。
本发明实施例有益效果：
本发明实施例提供的信号预编码、信号解码方法及装置，发送端在获取到基于OFDM技术调制后对应的时域信号后，对第二信号的功率回退处理，并利用预设非线性预编码技术，对功率回退处理后的信号进行预编码处理，得到预编码后的信号，从而将该信号发送给接收端。相比于相关技术，由于OFDM技术在保证卫星通信系统易于与地面通信系统融合的同时，可以保证卫星通信系统的高频谱利用率，因此，通过对待发送的原始信号的OFDM调制过程，有效的提高了频谱利用率。进一步的，通过OFDM调制后的信号的功率回退处理，使得OFDM技术可以与非线性编码技术结合，在保证高频谱利用率的同时，实现对信号能量的有效控制，从而降低了预编码过程的能量损耗。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为卫星通信系统的一种结构示意图；
图2为本申请实施例提供的信号预编码方法的一种流程示意图；
图3-a为本申请实施例提供的dTHP预编码过程的一种示意图；
图3-b为本申请实施例提供的cTHP预编码过程的一种流程示意图；
图3-c为本申请实施例提供的MB-THP预编码过程的一种示意图；
图4为本申请实施例提供的信号解码方法的一种流程示意图；
图5为本申请实施例提供的信号处理过程的一种信令图；
图6为本申请实施例提供的信号预编码装置的第一种结构示意图；
图7为本申请实施例提供的信号解码装置的第二种结构示意图；
图8为本申请实施例提供的发送端的一种结构示意图；
图9为本申请实施例提供的接收端的一种结构示意图。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，图1为卫星通信系统的一种结构示意图。在卫星通信系统中可以包括多个卫星和多个地面设备。地面设备包括但不限于基站和用户设备，如图1所示的设备1、设备2和设备3。图1仅示出了一个卫星和与该卫星通信连接的3个地面设备。在此，对卫星通信系统中包括的卫星和地面设备的数量不作具体限定。
在卫星通信系统中，卫星可以为信号的发送端，此时，与该卫星通信连接的地面设备为信号的接收端。卫星也可以为信号的接收端，此时，与该卫星通信连接的每一地面设备可以为信号的发送端。为便于描述，下面仅以发送端为卫星，接收端为地面设备为例进行说明，并不起任何限定作用。
在卫星通信系统中，为了提高频谱利用率，通信过程信号发送端与信号接收端基于同频复用技术进行通信。但是，随着频谱利用率的增加，将造成了严重的干扰问题，如同频干扰问题。而利用线性预编码器对调制后的信号的预编码处理，可以有效降低干扰问题的影响，但是该预编码过程会引起较大的能量损失，导致抗噪声能力变差，并且预编码后的信号的峰均功率比(Peak to Average Power Ratio，PAPR)较大，这将造成能量损失。
为了解决相关技术中预编码过程中能量损失的问题，本申请实施例提供了一种信号预编码方法。该方法应用于卫星通信系统中的发送端。如图2所示，图2为本申请实施例提供的信号预编码方法的一种流程示意图。该方法包括以下步骤。
步骤S201，基于OFDM技术，对待发送的原始信号进行调制，得到第一信号。
步骤S202，对第一信号进行功率回退处理，得到第二信号。
步骤S203，基于预设非线性预编码技术，对第二信号进行预编码处理，得到第三信号。
步骤S204，向每一接收端发送第三信号。
通过本申请实施例所提供的方法，发送端在获取到基于OFDM技术调制后对应的时域信号后，对第二信号的功率回退处理，并利用预设非线性预编码技术，对功率回退处理后的信号进行预编码处理，得到预编码后的信号，从而将该信号发送给接收端。相比于相关技术，由于OFDM技术在保证卫星通信系统易于与地面通信系统融合的同时，可以保证卫星通信系统的高频谱利用率，因此，通过对待发送的原始信号的OFDM调制过程，有效的提高了频谱利用率。进一步的，通过OFDM调制后的信号的功率回退处理，使得OFDM技术可以与非线性编码技术结合，在保证高频谱利用率的同时，实现对信号能量的有效控制，从而降低了预编码过程的能量损耗。
下面通过具体的实施例，对本申请实施例进行说明。
针对上述步骤S201，即基于OFDM技术，对待发送的原始信号进行调制，得到第一信号。
在本步骤中，发送端可以获取需要向接收端发送的原始信号，即上述待发送的原始信号。发送端基于OFDM技术，对获取到的原始信号进行调制，得到第一信号。也就是发送端在获取到原始信号后，可以该将原始信号(即高速串行数据)经过串并变换形成多路低速数据，并分别对多个正交的子载波进行调制，对调制后的多个信号进行叠加得到第一信号。
在本申请实施例中，上述OFDM调制过程主要包括两个过程，即上述串并变换过程和反向快速傅里叶变换(Invert Fast Fourier Transformation，IFFT)过程。
通过上述串并变换过程，可以将待发送的原始信号由比特信号(即二进制数据序列)转化为多个并行的数据，并将每一数据分配给对应的子信道，每一子信道上的数据经编码映射为对应的复数子符号。之后，通过对每一复数子符号的IFFT处理，得到OFDM信号，即上述第一信号。在此，对上述串并变换以及IFFT过程不作具体说明。
在本申请实施例中，发送端的信号可以表示为一个信号矩阵D，具体表示为：D＝[d1,d2,…,dM]T，其中，M表示信号矩阵D中包括的元素的数量，T为转置操作，dm∈CN*1为波束m所包括的频域信号，CN*1为N行1列的信号矩阵。该信号矩阵中的每一行向量表示为一个数据流，上述IFFT处理过程具体表示为：发送端对上述串并变换后的原始信号所对应的信号矩阵D中的每一行进行IFFT处理，记为S＝ifft(D,1)。
上述S∈CM*N中的每一行元素表示为每一波束中频域信号IFFT后对应的时域信号。其中，CM*N为M行N列的信号矩阵。
在本申请实施例中，上述卫星通信系统中可以包括多个发送端和多个接收端。因此，上述发送端在获取待发送的原始信号时，该原始信号可以为发送端发送给多个接收端的信号。
为便于理解，以上述图1为例进行说明。卫星的一个协作簇中可以包括N根波束天线，此时，卫星可以在地面形成M个相邻的点波束覆盖区。对于每一地面设备(即设备1-设备3)，该地面设备中安装有天线进行信号接收。每一地面设备中安装的天线的数量可以为1个，也可以为多个。
若图1所示的卫星通信系统中，设备1-设备3在在卫星的波束覆盖区中，卫星可以同时向设备1-设备3发送信号。发送端获取需要向设备1-设备3发送的信号，得到待发送的原始信号。
通过上述OFDM技术对获取到的原始信号的信号调制处理，可以有效提高频率利用率。
一个可选的实施例中，上述发送端所获取到的原始信号可以为进行调制后的信号。例如，上述原始信号可以为经过正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)，16进制正交幅度调制(16Quadrature Amplitude Modulation，16QAM)进行调制处理后的信号。在此，对调制得到的原始信号的调制方式不作具体限定。
在本申请实施例中，为了最大化频谱效率，本申请实施例采用全频率复用技术(即多波束卫星的不同波束间采用同频复用技术)。在每个波束内将采用复用技术，保证每一个波束内的地面设备不受干扰。相比于相关技术中所采用时分多路存取(Time DivisionMultiple Access，TDMA)技术，即在每个时隙间隔内同一个波束内仅有一名地面设备可接收信号。全频率复用技术可以有效提高频谱利用率。
针对上述步骤S202，即对第一信号进行功率回退处理，得到第二信号。
一个可选的实施例中，在进行上述功率回退处理时，发送端可以基于预设功率回退因子，对第一信号进行功率回退，得到第二信号。
一个可选的实施例中，发送端可以利用以下公式，对第一信号进行功率回退处理得到第二信号：
Sb＝γb*S
其中，Sb为上述第二信号，γb为预设功率回退因子，S为上述第一信号。
在本申请实施例中，由于非线性预编码可以通过多次求模的方式实现对信号能量的有效控制，这可以大大降低相关技术中采用线性预编码方式造成的能量损失。但是，由于上述OFDM过程信号需要经过IFFT处理，也就是由频域信号转换为时域信号的过程，这使得转换后的信号中的部分信号可能超出非线性预编码的求模框，这将导致接收端所接收到的信号出现误码。因此，为了使得上述OFDM技术可以与非线性预编码技术结合，在降低相关技术中采用线性预编码方式造成的能量损失的同时，避免接收端所接收到的信号出现误码的情况，发送端通过上述对第二信号的功率回退处理，可以使得经过IFFT处理后的信号不会超出非线性编码器的求模框，保证了预编码处理后的信号的准确性。
上述在利用预设功率回退因子，对第一信号进行功率回退处理时，若预设功率回退因子的值过大，则会导致功率回退处理的后信号中仍有部分信号在求模框外。若预设功率回退因子的值过小，则会对噪声信号产生较大的增益效果，从而降低了预编码的抗噪声性能。因此，为了保证上述预设功率回退因子的准确性，从而保证利用该预设功率回退因子进行功率回退处理后得到的信号的准确性，上述预设功率回退因子可以是根据原始信号的功率谱和功率回退后信号的功率谱确定的。
一个可选的实施例中，上述预设功率回退因子可以为发送端发送的原始信号的功率谱峰值与功率回退后的信号的功率谱峰值间的比值。具体可以表示为：
Figure BDA0003087835290000091
其中，max(D)为上述原始信号的功率谱峰值，max(S)为功率回退后的信号的功率谱峰值。
针对上述步骤S203，即基于预设非线性预编码技术，对第二信号进行预编码处理，得到第三信号。
一个可选的实施例中，当上述预设非线性预编码技术为汤姆林森-哈拉希玛预编码(Tomlinson-Harashima Precoding，THP)技术时，上述步骤S203，基于预设非线性预编码技术，对第二信号进行预编码处理，得到第三信号，具体可以表示为：
按照THP预编码技术，对第二信号进行THP预编码处理，得到第三信号。
另一个可选的实施例中，当上述预设非线性预编码技术为多分支汤姆林森-哈拉希玛预编码(MultiBranch-Tomlinson-Harashima Precoding，MB-THP)技术时，上述步骤S203，基于预设非线性预编码技术，对第二信号进行预编码处理，得到第三信号，具体可以表示为：
按照MB-THP预编码技术，对第二信号进行MB-THP预编码处理，得到第三信号。
为便于理解，下面结合图3-a、图3-b和图3-c，对上述预编码过程进行说明。图3-a为本申请实施例提供的dTHP预编码过程的一种示意图。图3-b为本申请实施例提供的cTHP预编码过程的一种流程示意图。图3-c为本申请实施例提供的MB-THP预编码过程的一种示意图。
图3-a所示的去中心化THP(decentralized THP，dTHP)预编码和图3-b所示的集中THP(centralized THP，cTHP)预编码的区别仅在于：dTHP预编码过程中尺度矩阵，即图3-a中的G1矩阵-Gk矩阵设置在接收端，而cTHP预编码过程中的尺度矩阵，即图3-b中的G矩阵设置在发送端。
针对图3-a，现假设一信号s∈CM×1为卫星发出的M个波束中向接收端发送的M个调制后的信号。H∈CM×M为经过完美信道估计得到信道矩阵。
在得到上述信道矩阵H后，可以对该矩阵H进行LQ分解，具体表示为：
H＝LQ
上述LQ分解为一种已知的矩阵分解算法，也就是将上述信道矩阵H分解为矩阵L∈CM×M和矩阵Q∈CM×M，其中，矩阵L为下三角矩阵，矩阵Q为正交的酉矩阵，CM×M为M行M列的信号矩阵。其中，前馈矩阵F为矩阵Q的赫米特(hermit)转置，即前馈矩阵F＝QH。
为了得到对角线元素均为1的下三角反馈矩阵B，将矩阵L与尺度矩阵G相乘，具体表示为：B＝GL。
其中，下三角反馈矩阵B∈CM×M为对角线元素均为1的下三角矩阵，用于迭代干扰消除。尺度矩阵
Figure BDA0003087835290000101
diag函数用于构造对角矩阵，lij为矩阵L中第i行第j列元素的值。
在本申请实施例中，由于信道的干扰被等效为上述下三角反馈矩阵B的影响，由于下三角反馈矩阵B具有因果性，因此，使用迭代消除法可以有效消除干扰。
上述预编码后的信号可以表示为：
Figure BDA0003087835290000111
其中，z∈CM×1为预编码处理后的信号，bij为下三角反馈矩阵B中第i行第j列的元素的值，Mod为取模操作，z1为z中的第1个元素，s1为s中的第1个元素，zi为z中的第i个元素，si为s中的第i个元素，zj为z中的第j个元素。
取模操作具体可以表示为：
Figure BDA0003087835290000112
其中，Re(x)为对x取实部，Im(x)为对x取虚部，j为虚数单位，τ为上述求模框。
在本申请实施例中，通过上述求模操作，可以在信号平面上，将由于预编码处理偏离原星座框中的信号拉回到原星座框中的对应位置上，这使得预编码后的信号的信号功率被限制在一定范围内，不会随着信道条件的变换而大幅变换，也就是保证了预编码处理后的信号的信号功率的稳定性，从而避免了预编码后的信号能量损失的现象出现。
上述求模操作在数学上表示为给原信号叠加了扰动向量d∈CM*1，扰动向量d的实部和虚部均为求模框τ的整数倍，因此，上述预编码后的信号可以表示为：
Figure BDA0003087835290000113
其中，di为扰动向量中的第i个元素。
因此，在将原信号与扰动向量叠加后的向量看成一个整体后，上述预编码处理操作可以表示为：
z＝B-1(s+d)
也就是预编码操作表示为在原信号与扰动向量叠加后的向量这一整体的基础上乘以三角反馈矩阵B的逆，即B-1。
通过信道H将预处理后的信号，即信号z乘以前馈矩阵F所得到的信号传输至接收端。
在接收端将接收到的信号乘以尺度矩阵G，在进行求模及计算，得到原信号。具体表示为：
y＝Mod(GHFz+n)＝Mod[GLQQHB-1(s+d)+Gn]
＝Mod[GLB-1(s+d)+Gn]＝Mod(s+d+Gn)＝s+Gn
其中，y为求模后得到原信号，n为噪声。
针对上述图3-b，由于在cTHP尺度矩阵G部署在发送端，其他结构为发生变化，这使得预编码处理过程下三角反馈矩阵B发生变化，即：
B＝LG
在图3-b中，由于尺度矩阵G的位置发生变换，因此，为了抵消信道所带来的影响，需要将矩阵L和尺度矩阵G相乘的位置进行调整，也就是由dTHP中的尺度矩阵G的行元素与矩阵L中的列元素相乘，调整为矩阵L的行元素与尺度矩阵G中的列元素相乘。
另外，在图3-b中，由于在发送端乘了尺度矩阵G，这将导致预编码后的信号的能量发生改变，因此，为了保证发送端向接收端发送的信号的功率不变，发送端对编码后的信号进行功率变换，例如乘以功率归一因子。具体可以表示为：
zcthp＝γcthpGz
其中，γcthp为上述功率归一因子，zcthp为归一化后的信号。
发送端将信号zcthp通过信道发送至接收端。接收段对接收到的信号进行求模处理，得到原信号。具体可以表示为：
Figure BDA0003087835290000121
从上式中可以看出，当使用cTHP时，也会产生与线性预编码类似的能量损失等效放大了噪声。但实际上cTHP造成的能量损失与ZF等线性预编码相比要小得多。而且与dTHP相比，cTHP的使用将进一步降低接收机的复杂度。
针对图3-c，与图3-b相比，MB-THP预编码就是在THP预编码的基础上增加了选择方案的过程。通过增加的方案选择，上述卫星通信系统可以进一步降低THP预编码过程的带来的能量损失，因此，MB-THP预编码技术在信道条件差的情况下，相比于THP预编码技术可以较大提升系统性能，并且，在任何情况下MB-THP预编码技术误码率性能都不差于THP预编码技术。
针对上述步骤S204，即向每一接收端发送第三信号。
在本步骤中，发送端在得到上述第三信号，即预编码后的信号后，可以通过与接收端间的通信信道，将第三信号发送给接收端。例如，上述卫星通信系统中的卫星向与其通信连接的每一地面设备发送第三信号。
在本申请实施例中，上述发送端在向接收端发送第三信号的过程中，为了保证信号可以在信道中传输，发送端可以对第三信号进行功率变换处理以及数模转换(DAC)，从而将处理后的信号通过信道发送给接收端。在此，对功率控制过程以及数模转换过程不作具体说明。
在本申请实施例中，上述被发送端送入信道的信号可以表示为：Y＝HT(Sb,2)+N。
其中，映射T：CM*1→CM*1为预编码映射，H为信道矩阵。N为方差为
Figure BDA0003087835290000131
的高斯噪声，T(Sb,2)表示对第二信号(即矩阵Sb)中的每一列向量分别施加T映射，得到的向量作为列向量组合为新的矩阵。
在本申请实施例中，由于采用OFDM技术，在接收端经适当的接收处理后，受到的多径衰落等影响可认为是平衰落，只是受到阴影效应等平衰落的影响，因此，上述信道矩阵H可用对数正态分布建模。
基于同一种发明构思，根据上述本申请实施例提供的信息预编码方法，本申请实施例还提供了一种信号解码方法，该方法应用于卫星通信系统中的接收端，该接收端可以为卫星通信系统中的任一设备。如图4所示，图4为本申请实施例提供的信号解码方法的一种流程示意图。该方法包括以下步骤。
步骤S401，接收发送端发送的第三信号。
在本步骤中，发送端在将上述第三信号通过信道发送给与其通信连接的每一接收端后，该接收端将接收到的发送端发送的第三信号。
在本申请实施例中，由于发送端在向接收端发送第三信号时，对该第三信号进行了功率变换处理和数模转换处理，因此，接收端在接收到发送端发送的信号后，可以对接收到的信号进行模数转换(ADC)处理和功率恢复处理，得到上述第三信号。在此，对模数转换和功率恢复的过程不作具体说明。
步骤S402，基于预设非线性预编码技术，对第三信号进行解码处理，得到第四信号。
在本步骤中，根据预编码过程所采用的预设非线性预编码技术，接收端可以采用相应的解码技术，对接收到的第三信号进行解码处理，得到第四信号。
一个可选的实施例中，当上述预设非线性预编码技术为上述THP预编码技术或者上述MB-THP预编码技术时，上述步骤S402，基于预设非线性预编码技术，对第三信号进行解码处理，得到第四信号，具体可以表示为：
对第三信号进行取模处理，得到解码后的第四信号。
步骤S403，对第四信号进行功率恢复处理，得到第五信号。
一个可选的实施例中，上述步骤S403，对第四信号进行功率恢复处理，得到第五信号，具体可以表示为：
基于预设功率回退因子，对第四信号进行功率恢复处理，得到第五信号。
根据上述功率回退处理所采用的方法，接收端可以采用相应的功率恢复方法，对上述被第四信号进行功率恢复处理，得到第五信号。例如，上述利用预设功率回退因子进行功率回退处理时，将预设功率回退因子与第一信号进行相乘。因此，在进行功率恢复处理时，接收端可以将接收到的第四信号与预设功率回退因子的商确定为第五信号。
步骤S404，基于OFDM技术，对第五信号进行解调，得到发送端发送的原始信号。
在本步骤中，接收端可以基于OFDM技术，对功率恢复后得到的第五信号解调处理，得到解调后的信号，即上述原始信号。具体的，接收端对功率恢复后得到的第五信号进行快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)处理，以及并串变换处理，得到发送端发送的原始信号。在此，对FFT处理和并串变换处理的过程不作具体说明。
为便于理解，以预设非线性预编码技术为MB-THP预编码技术为例，结合图5对上述信号预编码过程和信号解码过程进行说明。图5为本申请实施例提供的信号处理过程的一种信令图。
步骤S501，发送端基于OFDM技术，对待发送的原始信号进行调制，得到第一信号。
步骤S502，发送端对第一信号进行功率回退处理，得到第二信号。
步骤S503，发送端基于MB-THP预编码技术，对第二信号进行预编码处理，得到第三信号。
步骤S504，发送端将第三信号通过信道传输接收端。
一个可选的实施例中，上述发送端在向接收端发送第三信号前，可以对该第三信号进行功率控制处理以及DAC处理，并将处理后的第三信号通过信道传输至接收端。
在本申请实施例中，通过功率控制处理可以是的处理后的第三信号可以在更好的在信道中传输。
步骤S505，接收端接收发送端发送的第三信号。
步骤S506，接收端基于MB-THP预编码技术，对接收到的第三信号进行解码处理，得到第四信号。
一个可选的实施例中，若上述发送端对第三信号进行了上述功率控制和DAC处理后，接收端在接收到的发送端发送的信号后，可以先对该接收到的信号进行ADC处理和功率恢复处理，再对处理后的信号进行上述解码处理，得到处理后的信号，即上述第四信号。
上述功率恢复处理是针对发送端进行的功率控制处理，有效保证的预编码后的信号的准确性。
上述第四信号与上述第二信号相同。
步骤S507，接收端对第四信号进行功率恢复处理，得到第五信号。
上述步骤S507中的功率恢复处理是针对发送端进行的功率回退处理，有效保证了第五信号的准确性，从而保证了解调后的信号的准确性。
上述第五信号与上述第一信号相同。
步骤S508，接收端基于OFDM技术，对第五信号进行解调处理，得到原始信号。
基于同一种发明构思，根据上述本申请实施例提供的信息预编码方法，本申请实施例还提供了一种信号预编码装置。如图6所示，图6为本申请实施例提供的信号预编码装置的第一种结构示意图。该装置应用于卫星通信系统中的发送端，具体包括以下模块。
调制模块601，用于基于OFDM技术，对待发送的原始信号进行调制，得到第一信号；
第一处理模块602，用于对第一信号进行功率回退处理，得到第二信号；
第二处理模块603，用于基于预设非线性预编码技术，对第二信号进行预编码处理，得到第三信号；
发送模块604，用于向每一接收端发送第三信号。
可选的，上述第一处理模块602，具体可以用于基于预设功率回退因子，对第一信号进行功率回退，得到第二信号。
可选的，上述预设功率回退因子为原始信号的功率谱峰值与功率回退处理后的信号的功率谱峰值间的比值。
可选的，上述第二处理模块603，具体可以用于按照THP预编码技术，对第二信号进行THP预编码处理，得到第三信号；或按照MB-THP预编码技术，对第二信号进行MB-THP预编码处理，得到第三信号。
基于同一种发明构思，根据上述本申请实施例提供的信息预编码方法，本申请实施例还提供了一种信号解码装置。如图7所示，图7为本申请实施例提供的信号解码装置的第二种结构示意图。该装置应用于卫星通信系统中的接收端，具体包括以下模块。
接收模块701，用于接收发送端发送的第三信号；
第三处理模块702，用于基于预设非线性预编码技术，对第三信号进行解码处理，得到第四信号；
第四处理模块703，用于对第四信号进行功率恢复处理，得到第五信号；
解调模块704，用于基于OFDM技术，对第五信号进行解调，得到发送端发送的原始信号。
可选的，上述第四处理模块703，具体可以用于基于预设功率回退因子，对第四信号进行功率恢复处理，得到第五信号。
可选的，上述预设功率回退因子为发送端发送的原始信号的功率谱峰值与功率回退后的信号的功率谱峰值间的比值。
可选的，上述第三处理模块703，具体可以用于若预设非线性预编码技术为THP预编码技术或MB-THP预编码技术，则对第三信号进行取模处理，得到解码后的第四信号。
通过本申请实施例提供的装置，发送端在获取到基于OFDM技术调制后对应的时域信号后，对第二信号的功率回退处理，并利用预设非线性预编码技术，对功率回退处理后的信号进行预编码处理，得到预编码后的信号，从而将该信号发送给接收端。相比于相关技术，由于OFDM技术在保证卫星通信系统易于与地面通信系统融合的同时，可以保证卫星通信系统的高频谱利用率，因此，通过对待发送的原始信号的OFDM调制过程，有效的提高了频谱利用率。进一步的，通过OFDM调制后的信号的功率回退处理，使得OFDM技术可以与非线性编码技术结合，在保证高频谱利用率的同时，实现对信号能量的有效控制，从而降低了预编码过程的能量损耗。
基于同一种发明构思，根据上述本申请实施例提供的信息预编码方法，本申请实施例还提供了一种发送端，如图8所示，包括处理器801、通信接口802、存储器803和通信总线804，其中，处理器801，通信接口802，存储器803通过通信总线804完成相互间的通信，
存储器803，用于存放计算机程序；
处理器801，用于执行存储器803上所存放的程序时，实现如下步骤：
基于OFDM技术，对待发送的原始信号进行调制，得到第一信号；
对第一信号进行功率回退处理，得到第二信号；
基于预设非线性预编码技术，对第二信号进行预编码处理，得到第三信号；
向每一接收端发送第三信号。
基于同一种发明构思，根据上述本申请实施例提供的信息预编码方法，本申请实施例还提供了一种接收端，如图9所示，包括处理器901、通信接口902、存储器903和通信总线904，其中，处理器901，通信接口902，存储器903通过通信总线904完成相互间的通信，
存储器903，用于存放计算机程序；
处理器901，用于执行存储器903上所存放的程序时，实现如下步骤：
接收发送端发送的第三信号；
基于预设非线性预编码技术，对第三信号进行解码处理，得到第四信号；
对第四信号进行功率恢复处理，得到第五信号；
基于OFDM技术，对第五信号进行解调，得到发送端发送的原始信号。
采用本申请实施例提供的发送端和接收端，相比于相关技术，由于OFDM技术在保证卫星通信系统易于与地面通信系统融合的同时，可以保证卫星通信系统的高频谱利用率，因此，通过对待发送的原始信号的OFDM调制过程，有效的提高了频谱利用率。进一步的，通过OFDM调制后的信号的功率回退处理，使得OFDM技术可以与非线性编码技术结合，在保证高频谱利用率的同时，实现对信号能量的有效控制，从而降低了预编码过程的能量损耗。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
基于同一种发明构思，根据上述本申请实施例提供的信息预编码方法，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一信号预编码方法的步骤。
基于同一种发明构思，根据上述本申请实施例提供的信息预编码方法，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一信号解码方法的步骤。
基于同一种发明构思，根据上述本申请实施例提供的信息预编码方法，本申请实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一信号预编码方法。
基于同一种发明构思，根据上述本申请实施例提供的信息预编码方法，本申请实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一信号解码方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、发送端、接收端、计算机可读存储介质及计算机程序产品等实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种信号预编码方法，其特征在于，应用于卫星通信系统中的发送端，所述卫星通信系统中还包括接收端，所述方法包括：
基于正交频分复用OFDM技术，对待发送的原始信号进行调制，得到第一信号；
对所述第一信号进行功率回退处理，得到第二信号；
基于预设非线性预编码技术，对所述第二信号进行预编码处理，得到第三信号；
向每一接收端发送所述第三信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第一信号进行功率回退处理，得到第二信号的步骤，包括：
基于预设功率回退因子，对所述第一信号进行功率回退，得到第二信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设功率回退因子为所述原始信号的功率谱峰值与功率回退处理后的信号的功率谱峰值间的比值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预设非线性预编码技术，对所述第二信号进行预编码处理，得到第三信号的步骤，包括：
按照THP预编码技术，对所述第二信号进行THP预编码处理，得到第三信号；或
按照MB-THP预编码技术，对所述第二信号进行MB-THP预编码处理，得到第三信号。
5.一种信号解码方法，其特征在于，应用于卫星通信系统中的接收端，所述卫星通信系统中还包括发送端，所述方法包括：
接收所述发送端发送的第三信号；
基于预设非线性预编码技术，对所述第三信号进行解码处理，得到第四信号；
对所述第四信号进行功率恢复处理，得到第五信号；
基于正交频分复用OFDM技术，对所述第五信号进行解调，得到所述发送端发送的原始信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述第四信号进行功率恢复处理，得到第五信号的步骤，包括：
基于预设功率回退因子，对所述第四信号进行功率恢复处理，得到第五信号。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预设功率回退因子为所述发送端发送的原始信号的功率谱峰值与功率回退后的信号的功率谱峰值间的比值。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于预设非线性预编码技术，对所述第三信号进行解码处理，得到第四信号的步骤，包括：
若所述预设非线性预编码技术为THP预编码技术或MB-THP预编码技术，则对所述第三信号进行取模处理，得到解码后的第四信号。
9.一种信号预编码装置，其特征在于，应用于卫星通信系统中的发送端，所述卫星通信系统中还包括接收端，所述装置包括：
调制模块，用于基于正交频分复用OFDM技术，对待发送的原始信号进行调制，得到第一信号；
第一处理模块，用于对所述第一信号进行功率回退处理，得到第二信号；
第二处理模块，用于基于预设非线性预编码技术，对所述第二信号进行预编码处理，得到第三信号；
发送模块，用于向每一接收端发送所述第三信号。
10.一种信号解码装置，其特征在于，应用于卫星通信系统中的接收端，所述卫星通信系统中还包括发送端，所述装置包括：
接收模块，用于接收所述发送端发送的第三信号；
第三处理模块，用于基于预设非线性预编码技术，对所述第三信号进行解码处理，得到第四信号；
第四处理模块，用于对所述第四信号进行功率恢复处理，得到第五信号；
解调模块，用于基于正交频分复用OFDM技术，对所述第五信号进行解调，得到所述发送端发送的原始信号。
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