CN114665974B - 信号调制和解调方法、发送设备及接收设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种信号调制和解调方法、发送设备及接收设备。该方法包括：通过发送设备将待传输信号划分为N层，其中，N为大于或等于2的整数。然后采用二元脉冲位置调制分别对各层的待传输信号进行调制，获取各层的调制后的信号，最后将各层的调制后的信号进行叠加，并发送至接收设备进行解调。接收设备接收到传输信号后，其中，传输信号包括N层叠加信号，N为大于或等于2的整数，采用二元脉冲位置解调传输信号，获取各层解调后的信号，最后将各层的解调后的信号进行合并，获取合并后的原始传输信号。通过将待传输信号分层调制并叠加传输，使得发送设备一次性发送的信息量增多，接收设备一次性接收的信息量增多，进而提高了频谱效率。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种信号调制和解调方法、发送设备及接收设备。
背景技术
在通信系统中，信号的调制与解调是信号传输中的关键部分，通过调制使信号转换成适用于信道传输的信号，通过解调将调制后信号还原为原始信号，从而提高通信系统中信号传输的有效性和可靠性。
现有技术在信号传输过程中，通常是采用脉冲位置调制(Pulse PositionModulation，PPM)技术对信号进行调制，PPM是利用脉冲所在时隙位置来确定信号所传输的数据信息，即用不同时间位置的脉冲来表达0与1，其中，数据信息为二进制比特流。具体的调制方法是通过将数据信息映射到由多个时隙组成的PPM符号中，在一个PPM符号的某个时隙内发送脉冲，通过多次传输PPM符号，完成数据信息的传输。
但是现有的脉冲位置调制技术，使得一次性传输的信息量较少，频谱效率较低。
发明内容
本申请提供一种信号调制和解调方法、发送设备及接收设备，用以解决现有的脉冲位置调制技术一次性传输的信息量较少，频谱效率较低的问题。
第一方面，本申请提供一种信号调制方法，应用于发送设备，包括：
将待传输信号划分为N层，所述N为大于或等于2的整数；
采用二元脉冲位置调制分别对各层的待传输信号进行调制，获取各层的调制后的信号；
将所述各层的调制后的信号进行叠加，并发送至接收设备。
第二方面，本申请提供一种信号解调方法，应用于接收设备，包括：
接收发送设备发送的传输信号，所述传输信号包括N层叠加信号，所述N为大于或等于2的整数；
采用二元脉冲位置解调所述传输信号，获取各层的解调后的信号；
将所述各层的解调后的信号进行合并，获取合并后的原始传输信号。
第三方面，本申请提供一种发送设备，包括：
分层模块，用于将待传输信号划分为N层，所述N为大于或等于2的整数；
调制模块，用于采用二元脉冲位置调制分别对各层的待传输信号进行调制，获取各层的调制后的信号；
处理模块，用于将所述各层的调制后的信号进行叠加，并发送至接收设备。
第四方面，本申请提供一种接收设备，包括：
接收模块，用于接收发送设备发送的传输信号，所述传输信号包括N层叠加信号，所述N为大于或等于2的整数；
解调模块，用于采用二元脉冲位置解调所述传输信号，获取各层的解调后的信号；
合并模块，用于将各层的所述解调后的信号进行合并，获取合并后的原始传输信号。
第五方面，本申请提供一种发送设备，包括：处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器、收发器；
所述处理器控制所述收发器的接收动作和发送动作；
所述存储器存储计算机执行指令；
所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以实现第一方面任一项所述的方法。
第六方面，本申请提供一种接收设备，包括：处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器、收发器；
所述处理器控制所述收发器的接收动作和发送动作；
所述存储器存储计算机执行指令；
所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以实现第二方面任一项所述的方法。
第七方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如第一方面或者第二方面任一项所述的方法。
第八方面，本申请提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如第一方面或者第二方面任一项所述的方法。
本申请提供的一种信号调制和解调方法、发送设备及接收设备，通过发送设备将待传输信号划分为N层，其中，N为大于或等于2的整数。然后采用二元脉冲位置调制分别对各层的待传输信号进行调制，获取各层的调制后的信号，最后将各层的调制后的信号进行叠加，并发送至接收设备进行解调。接收设备接收发送设备发送的传输信号后，其中，传输信号包括N层叠加信号，N为大于或等于2的整数，采用二元脉冲位置解调传输信号，获取各层的解调后的信号，最后将各层的解调后的信号进行合并，获取合并后的原始传输信号。通过将待传输信号分层调制并叠加传输，使得发送设备一次性发送的信息量增多，接收设备一次性接收的信息量增多，进而提高了频谱效率。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1为本申请适用的一种光通信场景示意图；
图2为本申请实施例一提供的一种信号调制方法的流程示意图；
图3为本申请实施例二提供的一种基于二元脉冲位置调制信号的方法的流程示意图；
图4为本申请实施例三提供的一种信号叠加方法的流程示意图；
图5A为本申请实施例三提供的一种基于二元脉冲位置调制后的信号调制示意图；
图5B为本申请实施例三提供的一种基于二元脉冲位置调制后的信号叠加示意图；
图6为本申请实施例四提供的一种信号解调方法的流程示意图；
图7为本申请实施例五提供的一种通过直接检测解调信号的方法的流程示意图；
图8为本申请实施例五提供的一种通过直接检测解调信号的信号解调示意图；
图9为本申请实施例五提供的一种通过光子计数解调信号的方法的流程示意图；
图10为本申请实施例五提供的一种通过光子计数解调信号的信号解调示意图；
图11为本申请实施例六提供的一种发送设备的装置结构示意图；
图12为本申请实施例七提供的一种接收设备的装置结构示意图；
图13为本申请实施例八提供的一种发送设备的结构示意图；
图14为本申请实施例九提供的一种接收设备的结构示意图。
通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
首先对本申请所涉及的名词进行解释：
脉冲位置调制：是指pulse position modulation，简称PPM。PPM调制是利用脉冲的相对位置来传递信息的一种调制方式，可以应用于空间通信。在光通信中，此调制方式可以以最小的光平均功率达到最高的数据传输速率；
多脉冲位置调制：是指Multipulse Pulse-Position Modulation，简称MPPM。MPPM是PPM中的一种，MPPM调制是将n位二进制比特组按照一定规则映射到由M个时隙组成的PPM中，在M个时隙中至少由2个信息时隙内有信号脉冲，而在其它信息时隙则没有信号脉冲。
在通信系统中，信号的调制与解调是信号传输中的关键部分，调制是发送端将各种数字基带信号转换成适于信道传输的数字频带信号的过程，解调是调制的逆过程，是接收端将接收到的数字频带信号还原成数字基带信号的过程，通过对信号进行合适的调制与解调，来提高通信系统中信号传输的有效性和可靠性。
现有技术在信号传输过程中，通常是采用脉冲位置调制(Pulse PositionModulation，PPM)技术对信号进行调制，PPM是利用脉冲所在时隙位置来确定信号所传输的数据信息，即用不同时间位置的脉冲来表达0与1，其中，数据信息为二进制比特流。具体的调制方法是通过将数据信息映射到由多个时隙组成的PPM符号中，在一个PPM符号的某个时隙内发送脉冲，通过多次传输PPM符号，完成数据信息的传输。接收端接收到传输的PPM符号后，根据每个PPM符号中脉冲所在时隙位置来解调出相应的比特流信息。
其中，PPM调制中还包括多脉冲位置调制(Multipulse Pulse-PositionModulation，MPPM)，同样的，通过将数据信息映射到由多个时隙组成的PPM符号中，不同的是，在一个PPM符号的至少两个时隙内发送脉冲，通过多次传输PPM符号，传输数据信息。
但是现有的脉冲位置调制技术传输数据信息的方式，使得一次性传输的信息量较少，频谱效率较低。
因此，针对现有技术的上述技术问题，本申请提出一种信号调制和解调方法、发送设备及接收设备。发送设备首先将待传输的信号划分为N层，利用二元脉冲位置调制对各个层的待传输信号进行调制，获取到各层调制后的信号后，然后将各层的调制后的信号进行叠加并发送至接收设备。接收设备主要对接收到的信号进行解调，接收设备接收到叠加后的传输信号后，采用二元脉冲位置解调叠加后的传输信号，获取到各层解调后的信号，最后，将各层解调后的信号进行合并，将信号还原为原始信号即待传输信号。通过将待传输信号分层调制并叠加传输，使得发送设备一次性发送的信息量增多，接收设备一次性接收的信息量增多，进而提高了频谱效率。
本申请可以应用于光通信、超宽带移动通信等场景，其中，光通信又包括可见光通信、深空光通信、空间光通信等。如图1所示，图1为本申请适用的一种光通信场景示意图，信源101经过编码器102编码后，将编码后信号加到调制器103上，信号经过调制后通过激光器104发射光束到信道中。接收机105接收到光束后，经过光电检测器106将光束转换成射频电流，最后通过解调器107解调出原来的信号108，通过二元脉冲位置调制技术对信号进行调制和解调，可以以最小的光平均功率达到较高的数据传输速率，能够有效延长光源发送端，例如激光器的工作寿命。可以理解的是，本申请所提供的信号调制和解调方法，包括但不限于以上通信场景，不因此作为对本申请的限制。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。
本申请中，以光通信为例进行说明，其执行主体可以为光端机，光端机是一个延长数据传输的光纤通信设备，它通过信号调制、光电转化等技术，来达到远程传输的目的。光端机一般是成对使用的，分为发射端和接收机。
发射端(光源)即本申请中的发送设备，可以为半导体激光器或发光二极管等。接收机即本申请中的接收设备，可以为光电倍增管、雪崩光电二极管、超导纳米线单光子探测器等。
图2为本申请实施例一提供的一种信号调制方法的流程示意图，该方法可以由信号发送设备执行。如图2所示，该方法可以包括以下步骤：
S101、将待传输信号划分为N层，N为大于或等于2的整数。
将待传输信号划分为预设层数N传输，N可以根据用户的需求进行设定，N≥2且为整数，其中，待传输信号为二进制比特流即比特值为“0”或“1”。
S102、采用二元脉冲位置调制分别对各层的待传输信号进行调制，获取各层的调制后的信号。
二元脉冲位置调制(Binary Pulse-Position Modulation，BPPM)是通过二元脉冲位置符号(BPPM符号)来传输信息。一个BPPM符号包括两个时隙，根据脉冲所在时隙的位置来确定传输的信号。
具体的，
在一个BPPM符号的两个时隙中，只有一个时隙发送脉冲，另一个时隙不发送脉冲。若第一个时隙有脉冲，第二个时隙无脉冲，则表示传输的比特值为“0”；若第一个时隙无脉冲，第二个时隙有脉冲，则表示传输的比特值为“1”。
在步骤S101中，经过划分层，已经获取到各层待传输的二进制比特流，通过BPPM分别对其进行调制，获取各层调制后的传输信号。
S103、将各层的调制后的信号进行叠加，并发送至接收设备。
经过步骤S102，获取到各层调制后的传输信号后，将各层的调制后的传输信号按照设定规则叠加，并将叠加后的信号发送给接收设备，具体的预设规则将在实施例三中进行详细说明。接收设备接收到叠加的信号后进行解调，通过解调还原出原始信号。
在本申请的上述实施例中，发送设备通过将待传输信号划分为N层，并利用二元脉冲位置调制分别对各层的待传输信号进行调制，以获取各层的调制后的信号，并将各层的调制后的信号进行叠加，发送至接收设备。通过将待传输信号分层调制并叠加传输，使得一次性传输的信息量增多，进而提高了频谱效率。
在上述实施例一的基础之上，下面通过实施例二来详细说明实施例一中，步骤S102一种可选的实现方式。如图3所示，图3为本申请实施例二提供的一种基于二元脉冲位置调制信号的方法的流程示意图，该方法包括：
S1021、确定第一层待传输信号传输的比特率。
在第一层中，将待传输信号传输的比特率预设为R1，其中，R1的值可以根据用户对信号传输的实际要求进行设定。
S1022、根据第一层待传输信号传输的比特率，确定各层的待传输信号传输的比特率及对应的符号时长，符号时长为通过一个二元脉冲位置调制符号传输一个比特所用的时长。
根据第一层待传输信号传输的比特率，确定各层的待传输信号传输的比特率：
具体的，
利用下述公式一确定各层的待传输信号传输的比特率：
Rn＝2n-1R1
其中，R1为第一层待传输信号传输的预设比特率；Rn为第n层待传输信号传输的比特率。
确定出各层的待传输信号传输的比特率后，根据各层的待传输信号传输的比特率，确定各层对应的符号时长。
利用下述公式二确定各层对应的符号时长：
其中，Tn为第n层待传输信号对应的符号时长。
S1023、根据各层的待传输信号传输的比特率及对应的符号时长，确定各层的调制后的信号。
利用下述公式三确定各层的调制后的信号：
其中，xn(t)为第n层的调制后的信号；t为各层传输信号的当前时间；xn为第n层待传输信号对应的待传输的比特流；k为遍历变量，从1开始，遍历xn中的每个比特；xn[k]为xn中的第k个比特；gp(t；n)为脉冲成形函数。
脉冲成形函数gp(t；n)利用下述公式四计算得到：
其中，Tn为第n层待传输信号对应的符号时长；t为各层传输信号的当前时间。
通过上述步骤，利用BPPM完成对各层待传输信号的调制，获取到各层对应的调制后的信号。
进一步的，完成对各层信号的调制后，对各层的调制后的信号进行叠加传输。下面，通过实施例三来详细说明将各层调制后信号进行叠加的过程，如图4所示，图4为本申请实施例三提供的一种信号叠加方法的流程示意图，该方法包括：
S1031、获取第n层及第n-1层调制后的信号对应的至少两个二元脉冲位置调制符号，一个二元脉冲位置调制符号包括两个时隙，n小于等于N。
S1032、在第n-1层的二元脉冲位置调制符号的两个时隙内，依次分别叠加第n层的一个二元脉冲位置调制符号，确定叠加后的待传输信号。
可选的，利用下述公式五确定叠加后的待传输信号：
其中，x(t)为叠加后的待传输信号；N为预设层数；n为待传输信号第n层，n＝1，2，...，N；xn(t)为各层的调制后的信号。
示例性的，为了便于理解叠加过程，在本实施例中，以N＝3为例，通过将待传输信号划分为3层来进行说明，各层调制后的信号如图5A所示，图5A为本申请实施例三提供的一种基于二元脉冲位置调制后的信号调制示意图。各层叠加后的信号如图5B所示，图5B为本申请实施例三提供的一种基于二元脉冲位置调制后的信号叠加示意图。
如图5A所示，将待传输的信号划分为3层，获取每层待传输的比特流，第一层比特流x1可以为“...01…”，第二层比特流x2可以为“...0100…”，第三层比特流x3可以为“...00110010…”，可以理解的是各层传输的比特流及数量只是举例说明，没有特殊的表达含义。
通过实施例二中的公式一和二，可以得出各层之间符号时长的关系，即T1＝2T2＝4T3，在第一层L1的一个符号时长T1内，有两个时隙，第一个时隙内有脉冲，第二个时隙内无脉冲，则确定传输的比特值为“0”。在第二层L2的第一个符号时长T2内，有两个时隙，第一个时隙内有脉冲，第二个时隙内无脉冲，则确定传输的比特值为“0”；在第二个符号时长T2内，第一个时隙内无脉冲，第二个时隙内有脉冲，则确定传输的比特值为“1”。在第三层L3的第一个符号时长T3内，有两个时隙，第一个时隙内有脉冲，第二个时隙内无脉冲，则确定传输的比特值为“0”；在第二个符号时长T3内，第一个时隙内有脉冲，第二个时隙内无脉冲，则确定传输的比特值为“0”；在第三个符号时长T3内，第一个时隙内无脉冲，第二个时隙内有脉冲，则确定传输的比特值为“1”；在第四个符号时长T3内，第一个时隙内无脉冲，第二个时隙内有脉冲，则确定传输的比特值为“1”。
叠加时，在第1层L1的二元脉冲位置调制符号的两个时隙内，依次分别叠加第2层L2的一个二元脉冲位置调制符号，一个二元脉冲位置调制符号传递一个比特，即将第二层L2的两个比特“01”分别叠加在第一层L1“1”比特的两个时隙上。同理，即将第三层L3的两个比特“00”分别叠加在第二层L2“0”比特的两个时隙上，依次类推，完成三层信号的叠加，叠加后的信号如图5B所示。
在本申请的实施例中，通过获取第n层及第n-1层调制后的信号对应的至少两个二元脉冲位置调制符号，并在第n-1层的二元脉冲位置调制符号的两个时隙内，依次分别叠加第n层的一个二元脉冲位置调制符号，确定叠加后的待传输信号。通过将待传输信号分层调制并叠加传输，使得一次性传输的信息量增多，进而提高了频谱效率。
实施例一至实施例三主要说明了通过发送设备进行信号调制的方法，发送设备将待传输信号分层-各层调制-叠加后，发送给接收设备进行解调，下面，通过以下实施例来说明信号解调的方法。
图6为本申请实施例四提供的一种信号解调方法的流程示意图，该方法可以由信号接收设备执行。如图6所示，该方法可以包括以下步骤：
S201、接收发送设备发送的传输信号，传输信号包括N层叠加信号，N为大于或等于2的整数。
接收设备接收发送设备发送的各层叠加后的信号，其中，N可以根据用户的需求进行设定，N≥2且为整数。
S202、采用二元脉冲位置解调传输信号，获取各层的解调后的信号。
接受设备接收到传输的信号后，通过BPPM分别对其进行解调。具体的解调方法可以根据探测设备的类型以及探测设备探测到的光信号的强弱，来选择通过直接检测还是光子计数的方法进行。
若探测设备无法对光子进行计数或者探测设备探测到的光信号强度较弱，则可以通过直接检测的方法对光信号进行处理，否则，则通过光子计数的方法对光信号进行处理。
S203、将各层的解调后的信号进行合并，获取合并后的原始传输信号。
经过步骤S202获取到各层的解调后的信号后，将各层的解调后的信号进行合并即将N层解调后的信号进行合并，将信号恢复为原始的传输信号。
在本申请的上述实施例中，接收设备通过接收发送设备发送的传输信号，其中，传输信号包括N层叠加信号，N为大于或等于2的整数，并采用二元脉冲位置解调传输信号，以获取各层的解调后的信号，最后将各层的解调后的信号进行合并，获取到合并后的原始传输信号。发送设备叠加传输信号的方式，使得接收设备一次性接收的信息量增多，从而频谱效率更高。
进一步的，在上述实施例四的基础之上，下面，实施例五将详细的说明接收设备对信号的解调过程，如步骤S202所示，在解调过程中，对光信号的处理有两种方法，一种是直接检测，另一种是光子计数。
直接检测：
如图7所示，图7为本申请实施例五提供的一种通过直接检测解调信号的方法的流程示意图，该方法可以为：
S301、获取传输信号对应的电信号强度。
S302、对传输信号以预设采样间隔进行采样，获取采样序列值，采样序列值为传输信号的电信号幅度。
接收设备直接检测的是传输信号对应的电信号强度，然后按照传输第N层信号所用符号时长的一半即TN/2为采样间隔进行采样，得到序列值。
需要注意的是，预设采样间隔是以最短时隙对应的时长为采样间隔，而最短时隙对应的时长即为第N层信号的1/2符号时长。
S303、根据采样序列值的大小，判决出各层的解调后的信号。
利用下述公式六判决出各层的解调后的信号：
其中，为第n层传输信号传输的比特流中的第k个比特，n＝1，2，...，N；ym为第m个采样点对应的电信号幅度；RN为第N层传输的比特率；Rn为第n层传输的比特率。
示例性的，为了便于理解直接检测方法的解调过程，在本实施例中，同样以N＝3为例进行说明。
如图8所示，图8为本申请实施例五提供的一种通过直接检测解调信号的信号解调示意图，图8中包含3层信号，在图8中，虚线表示采样时间间隔TN/2，箭头表示采样点，箭头下方标注的为对应时隙的采样序列值ym。
根据公式六，对于第三层的第一个比特，若计算结果y1>y2，则传输的比特值为“0”，否则为“1”；对于第二层的第一个比特，若计算结果y1+y2>y3+y4，则传输的比特值为“0”，否则为“1”；对于第一层的第一个比特，若计算结果y1+y2+y3+y4>y5+y6+y7+y8，则传输的比特值为“0”，否则为“1”，依次类推，获取各层传输的比特流。
通过上述方式，从而获取到各层的解调后的信号。
光子计数：
如图9所示，图9为本申请实施例五提供的一种通过光子计数解调信号的方法的流程示意图，该方法可以为：
S401、接收发送设备发送的各层叠加后的传输信号，获取叠加后的传输信号对应的光子数量。
S402、以预设计数门宽为计数时长，分别计数预设计数门宽时间内各层通过的光子数量。
接收设备获取的是传输信号对应的光子数量，然后按照传输第N层信号所用符号时长的一半即TN/2为预设计数门宽，分别计数预设计数门宽时间内各层通过的光子数量。
需要注意的是，预设计数门宽是以最短时隙对应的时长为计数门宽，而最短时隙对应的时长即为第N层信号的1/2符号时长。
S403、根据各层光子数量的多少，判决出各层传输的二进制比特流，比特流为解调后的传输信号。
利用下述公式七判决出各层传输的二进制比特流：
其中，为第n层传输信号传输的比特流中的第k个比特，n＝1，2，...，N；cn(k，1)为第n层传输信号传输的比特流中第k个比特对应的第一个时隙内的光子数；cn(k，2)为第n层传输信号传输的比特流中第k个比特对应的第二个时隙内的光子数，比特值由一个二元脉冲位置调制符号所包含的两个时隙接收到的光子数决定。
示例性的，为了便于理解光子计数方法的解调过程，在本实施例中，同样以N＝3为例进行说明。
如图10所示，图10为本申请实施例五提供的一种通过光子计数解调信号的信号解调示意图，图10中包含3层信号，在图10中，根据公式七，对于第一层的第一个比特，若c1(1，1)＞c1(1，2)，则传输的第一个比特值为“0”；若c1(1，1)＜c1(1，2)，则传输的比特值为“1”；若c1(1，1)＝c1(1，2)，则随机决定比特值为“0”还是“1”。对于其余两层，也采用相同的方式进行判定，在此不进行一一举例说明。
通过上述方式，从而获取到各层的解调后的信号。
进一步的，通过上述解调方式中的任一种获取到各层的解调后的信号后，将各层的解调后的信号进行合并，进而将信号恢复为原始的传输信号。
图11为本申请实施例六提供的一种发送设备的装置结构示意图。如图11所示，该装置包括：分层模块1101、调制模块1102、处理模块1103。
分层模块1101，用于将待传输信号划分为N层，N为大于或等于2的整数。
调制模块1102，用于采用二元脉冲位置调制分别对各层的待传输信号进行调制，获取各层的调制后的信号。
处理模块1103，用于将各层的调制后的信号进行叠加，并发送至接收设备。
图12为本申请实施例七提供的一种接收设备的装置结构示意图。如图12所示，该装置包括：接收模块1201、解调模块1202、合并模块1203。
接收模块1201，用于接收发送设备发送的传输信号，传输信号包括N层叠加信号，N为大于或等于2的整数。
解调模块1202，用于采用二元脉冲位置解调传输信号，获取各层的解调后的信号。
合并模块1203，用于将各层的解调后的信号进行合并，获取合并后的原始传输信号。
图13为本申请实施例八提供的一种发送设备的结构示意图。如图13所示，包括：至少一个收发器1301、处理器1302和存储器1303。
其中，存储器1303，用于存放程序。具体地，程序可以包括程序代码，程序代码包括计算机操作指令。
存储器1303可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
处理器1302用于执行存储器1303存储的计算机执行指令，并控制收发器1301的接收动作和发送动作，以实现信号调制方法；
其中，处理器1302可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路，处理器1302通过运行存储器1303中存储的指令以实现信号调制方法。
可选的，在具体实现上，如果接收器1301、处理器1302和存储器1303独立实现，则接收器1301、处理器1302和存储器1303可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(Peripheral Component，简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构(ExtendedIndustry Standard Architecture，简称为EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等，但并不为仅有一根总线或一种类型的总线。
可选的，在具体实现上，如果接收器1301、处理器1302和存储器1303集成在一块芯片上实现，则接收器1301、处理器1302和存储器1303可以通过内部接口完成通信。
图14为本申请实施例九提供的一种接收设备的结构示意图。如图14所示，包括：至少一个收发器1401、处理器1402和存储器1403。
其中，存储器1403，用于存放程序。具体地，程序可以包括程序代码，程序代码包括计算机操作指令。
存储器1403可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
处理器1402用于执行存储器1403存储的计算机执行指令，并控制收发器1401的接收动作和发送动作，以实现信号解调方法；
其中，处理器1402可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路，处理器1402通过运行存储器1403中存储的指令以实现信号解调方法。
可选的，在具体实现上，如果接收器1401、处理器1402和存储器1403独立实现，则接收器1401、处理器1402和存储器1403可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(Peripheral Component，简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构(ExtendedIndustry Standard Architecture，简称为EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等，但并不为仅有一根总线或一种类型的总线。
可选的，在具体实现上，如果接收器1401、处理器1402和存储器1403集成在一块芯片上实现，则接收器1401、处理器1402和存储器1403可以通过内部接口完成通信。
本申请实施例十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可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或者光盘等各种可以存储程序代码及用户身份认证数据的介质，具体的，该计算机可读存储介质中存储有程序信息，程序信息用于信号调制和解调。
本申请实施例十一还提供一种程序产品，例如计算机可读存储介质，该程序产品中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例提供的信号调制和解调方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。
Claims (15)
1.一种信号调制方法，其特征在于，应用于发送设备，包括：
将待传输信号划分为N层，所述N为大于或等于2的整数；
采用二元脉冲位置调制分别对各层的待传输信号进行调制，获取各层的调制后的信号；
将所述各层的调制后的信号进行叠加，并发送至接收设备；
所述采用二元脉冲位置调制分别对各层的待传输信号进行调制，包括：
确定第一层待传输信号传输的比特率；
根据所述第一层待传输信号传输的比特率，确定各层的待传输信号传输的比特率及对应的符号时长，所述符号时长为通过一个二元脉冲位置调制符号传输一个比特所用的时长；
根据所述各层的待传输信号传输的比特率及对应的符号时长，确定各层的调制后的信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述各层的调制后的信号进行叠加，包括：
获取第n层及第n-1层所述调制后的信号对应的至少两个二元脉冲位置调制符号，所述二元脉冲位置调制符号包括两个时隙，所述n小于等于N；
在第n-1层的所述二元脉冲位置调制符号的两个时隙内，依次分别叠加所述第n层的一个所述二元脉冲位置调制符号，确定叠加后的所述待传输信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一层待传输信号传输的比特率，确定各层的待传输信号传输的比特率及对应的符号时长，包括：
利用下述公式确定各层的待传输信号传输的比特率：
R，n2n-1R1
其中，R1为第一层待传输信号传输的预设比特率；Rn为第n层待传输信号传输的比特率；
所述各层的待传输信号传输的比特率，用于通过下述公式确定各层对应的符号时长：
其中，Tn为第n层待传输信号对应的符号时长。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据各层的待传输信号传输的比特率及对应的符号时长，确定各层的调制后的信号，包括：
利用下述公式确定各层的调制后的信号：
其中，xn(t)为第n层的调制后的信号；t为各层传输信号的当前时间；xn为第n层待传输信号对应的待传输的比特流；k为遍历变量，从1开始，遍历xn中的每个比特；xn[k]为xn中的第k个比特；gp(t；n)为脉冲成形函数，所述脉冲成形函数gp(t；n)通过如下公式计算得到：
其中，Tn为第n层待传输信号对应的符号时长；t为各层传输信号的当前时间。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定叠加后的所述待传输信号，包括：
利用下述公式确定叠加后的所述待传输信号：
其中，x(t)为叠加后的待传输信号；N为预设层数；n为待传输信号第n层，n＝1,2,…,N；xn(t)为各层的调制后的信号。
6.一种信号解调方法，其特征在于，应用于接收设备，包括：
接收发送设备发送的传输信号，所述传输信号包括N层叠加信号，所述N为大于或等于2的整数；
采用二元脉冲位置解调所述传输信号，获取各层的解调后的信号；
将所述各层的解调后的信号进行合并，获取合并后的原始传输信号；
所述采用二元脉冲位置解调所述传输信号，获取各层的解调后的信号，包括：
获取所述传输信号对应的电信号强度；
对所述传输信号以预设采样间隔进行采样，获取采样序列值，所述采样序列值为所述传输信号的电信号幅度；
根据所述采样序列值的大小，判决出各层的解调后的信号。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述采样序列值的大小，判决出各层的解调后的信号，包括：
利用下述公式判决出各层的解调后的信号：
其中，为第n层传输信号传输的比特流中的第k个比特，n＝1,2,…,N；ym为第m个采样点对应的电信号幅度；RN为第N层传输的比特率；Rn为第n层传输的比特率。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述预设采样间隔为传输第N层信号所用符号时长的一半。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
获取所述传输信号对应的光子数量；
以预设计数门宽为计数时长，分别计数所述预设计数门宽时间内各层通过的所述光子数量；
根据各层所述光子数量的多少，判决出各层的解调后的信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据各层所述光子数量的多少，判决出各层的解调后的信号，包括：
利用下述公式判决出各层的解调后的信号：
其中，为第n层传输信号传输的比特流中的第k个比特，n＝1,2,…,N；cn(k,1)为第n层传输信号传输的比特流中第k个比特对应的第一个时隙内的光子数；cn(k,2)为第n层传输信号传输的比特流中第k个比特对应的第二个时隙内的光子数，比特值由一个二元脉冲位置调制符号所包含的两个时隙接收到的光子数决定。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述预设计数门宽为传输第N层信号所用符号时长的一半。
12.一种发送设备，其特征在于，包括：
分层模块，用于将待传输信号划分为N层，所述N为大于或等于2的整数；
调制模块，用于采用二元脉冲位置调制分别对各层的待传输信号进行调制，获取各层的调制后的信号；
处理模块，用于将所述各层的调制后的信号进行叠加，并发送至接收设备；
所述调制模块，具体用于：
确定第一层待传输信号传输的比特率；
根据所述第一层待传输信号传输的比特率，确定各层的待传输信号传输的比特率及对应的符号时长，所述符号时长为通过一个二元脉冲位置调制符号传输一个比特所用的时长；
根据所述各层的待传输信号传输的比特率及对应的符号时长，确定各层的调制后的信号。
13.一种接收设备，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收发送设备发送的传输信号，所述传输信号包括N层叠加信号，所述N为大于或等于2的整数；
解调模块，用于采用二元脉冲位置解调所述传输信号，获取各层的解调后的信号；
合并模块，用于将各层的所述解调后的信号进行合并，获取合并后的原始传输信号；
所述解调模块，用于获取所述传输信号对应的电信号强度；
对所述传输信号以预设采样间隔进行采样，获取采样序列值，所述采样序列值为所述传输信号的电信号幅度；
根据所述采样序列值的大小，判决出各层的解调后的信号。
14.一种发送设备，其特征在于，包括：处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器、收发器；
所述处理器控制所述收发器的接收动作和发送动作；
所述存储器存储计算机执行指令；
所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以实现如权利要求1至5中任一项所述的方法。
15.一种接收设备，其特征在于，包括：处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器、收发器；
所述处理器控制所述收发器的接收动作和发送动作；
所述存储器存储计算机执行指令；
所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以实现如权利要求6至11中任一项所述的方法。
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