CN118101075B - 基于混合星座整形的ofdm调制方法、装置、设备、介质及产品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于混合星座整形的OFDM调制方法、装置、设备、介质及产品。该方法包括：对于OFDM每个有效子载波：根据信噪比计算有效子载波上待加载的星座整形符号数据对应的信息熵；对星座集合中的星座点进行混合星座整形得到每个有效子载波的最优星座概率分布和最优星座位置分布；基于有效子载波的最优星座概率分布和最优星座位置分布加载相应信息熵的星座整形符号数据，得到基于混合星座整形的比特加载OFDM调制信号。解决传统比特加载OFDM调制信息熵为整数导致不能精确匹配信道频率响应的问题，结合概率整形和几何整形的优势实现连续信息熵加载，可精确匹配信道频率响应并获得星座整形增益，提高通信系统传输容量。
Description
技术领域
本发明实施例涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种基于混合星座整形的OFDM调制方法、装置、设备、介质及产品。
背景技术
在光纤通信系统中，由于光电器件的带宽限制和光纤色散的影响，系统的频率响应通常是不平坦的，会出现高频衰落，从而严重影响了传输容量。比特加载正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）调制方法被应用于频率响应不平坦的光纤通信系统中，以提升传输容量。传统的比特加载OFDM调制方法主要是在有效子载波上加载不同比特量的正交幅度调制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）数据，在进行比特加载的过程中，需要对信息熵进行取整，即加载的信息熵必须为整数，该取整操作将导致在有效子载波上加载的整数的信息熵与信道的SNR不能精确地匹配，并且加载数据采用的矩形QAM调制星座也不是高斯分布的。以上这些问题使得采用传统的比特加载OFDM调制方法所能达到的通信容量与信道容量的香农极限存在较大的差距。
发明内容
本发明提供了一种基于混合星座整形的OFDM调制方法、装置、设备、介质及产品，以实现连续的信息熵加载，从而精确匹配信道频率响应并获得星座整形增益，提高通信系统的传输容量。
第一方面，本发明实施例提供了一种基于混合星座整形的OFDM调制方法，包括：
对于OFDM每个有效子载波，根据所述有效子载波的信噪比计算所述有效子载波上待加载的星座整形符号数据对应的信息熵；
对星座集合中的星座点进行混合星座整形，得到每个所述有效子载波的最优星座概率分布和最优星座位置分布；
对于OFDM每个所述有效子载波，基于所述有效子载波的最优星座概率分布和最优星座位置分布在每个所述有效子载波上加载相应信息熵的星座整形符号数据，得到基于混合星座整形的比特加载OFDM调制信号。
第二方面，本发明实施例提供了一种基于混合星座整形的OFDM调制装置，包括：
计算模块，用于对于OFDM每个有效子载波，根据所述有效子载波的信噪比计算所述有效子载波上待加载的星座整形符号数据对应的信息熵；
整形模块，用于对星座集合中的星座点进行混合星座整形，得到每个所述有效子载波的最优星座概率分布和最优星座位置分布；
调制模块，用于对于OFDM每个所述有效子载波，基于所述有效子载波的最优星座概率分布和最优星座位置分布在每个所述有效子载波上加载相应信息熵的星座整形符号数据，得到基于混合星座整形的比特加载OFDM调制信号。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的基于混合星座整形的OFDM调制方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的基于混合星座整形的OFDM调制方法。
第五方面，本发明实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，所述计算机程序/指令被处理器执行时实现如第一方面所述的基于混合星座整形的OFDM调制方法。
本发明实施例提供了一种基于混合星座整形的OFDM调制方法、装置、设备、介质及产品，该基于混合星座整形的OFDM调制方法包括：对于OFDM每个有效子载波，根据所述有效子载波的信噪比计算所述有效子载波上待加载的星座整形符号数据对应的信息熵；对星座集合中的星座点进行混合星座整形，得到每个所述有效子载波的最优星座概率分布和最优星座位置分布；对于OFDM每个所述有效子载波，基于所述有效子载波的最优星座概率分布和最优星座位置分布在每个所述有效子载波上加载相应信息熵的星座整形符号数据，得到基于混合星座整形的比特加载OFDM调制信号。上述技术方案解决了传统比特加载OFDM调制所加载的信息熵为整数导致不能精确匹配信道频率响应的问题，通过结合概率整形和几何整形得到最优星座概率分布和最优星座位置分布，实现了连续的信息熵加载，从而精确匹配信道频率响应并获得星座整形增益，提高了通信系统的传输容量。
附图说明
结合附图并参考以下具体实施方式，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，原件和元素不一定按照比例绘制。
图1为本发明实施例提供的一种基于混合星座整形的OFDM调制方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种基于混合星座整形的OFDM调制的每个有效子载波上信道估计得出的SNR以及待加载的星座整形符号数据对应的信息熵的曲线示意图；
图3为本发明实施例提供的一种基于混合星座整形的OFDM调制装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
需要注意的是，本发明实施例中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块、单元或其他对象进行区分，并非用于限定这些装置、模块、单元或其他对象所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
此外，在不冲突的情况下， 本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1为本发明实施例提供的一种基于混合星座整形的OFDM调制方法的流程图，本实施例可适用于比特加载OFDM调制的情况。该方法可以应用于光纤通信系统中以提升传输容量。具体的，该基于混合星座整形的OFDM调制方法可以由基于混合星座整形的OFDM调制装置执行，该基于混合星座整形的OFDM调制装置可以通过软件和/或硬件的方式实现，并集成在电子设备中。电子设备包括但不限于计算机、智能手机或服务器等具有通信或传输功能的设备。
如图1所示，该方法具体包括如下步骤：
S110、对于OFDM每个有效子载波，根据所述有效子载波的信噪比计算所述有效子载波上待加载的星座整形符号数据对应的信息熵。
本实施例中，有效子载波可以理解为用于传输数据的子载波。在OFDM调制中，在每个有效子载波上可以加载待传输的符号数据，从而得到OFDM调制信号。每个有效子载波的信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）可以通过信道估计得到，利用信噪比，可以计算相应有效子载波上待加载的星座整形符号数据的信息熵。信息熵（Entropy）可用来描述发送端传输符号数据所带来的信息量的期望，用于衡量传输符号数据的不确定性。信息熵越大，可以理解为传输的符号数据越具不确定性，传输的符号数据越复杂越多样。星座整形符号数据可以理解为经过混合星座整形后的星座集合中的星座点。
S120、对星座集合中的星座点进行混合星座整形，得到每个所述有效子载波的最优星座概率分布和最优星座位置分布。
本实施例中，采用混合星座整形的方法，分别确定最优星座概率分布和最优星座位置分布，实现星座整形。其中，概率整形可以理解为保持星座点位置不变、改变部分星座点出现的概率，具体可以是将星座图中外圈的星座点以一定概率和规则映射到靠近星座图原点的星座点来进行传输，每个星座点的映射概率都可以不同；几何整形可以理解为保持星座点出现的概率不变、使部分星座点的间距不等。通过星座整形对星座点的分布重新设计，从而改善信号的传输性能，实现频谱效率、传输距离和传输性能的提升。
具体的，对于概率整形，可以通过固定成分分布匹配器（Constant CompositionDistribution Matcher，CCDM）引入冗余，使得星座符号的概率分布由初始的均匀分布变为既定的麦克斯韦-玻尔兹曼分布，提高幅度较小的星座点的概率，而降低幅度较大的星座点的概率，从而在相同信源熵的条件下降低平均功率，获得整形增益；对于几何整形，通过改变星座点之间的位置间隔达到提高最小欧式距离，逼近香农极限的目的。
S130、基于所述有效子载波的最优星座概率分布和最优星座位置分布在每个所述有效子载波上加载相应信息熵的星座整形符号数据，得到基于混合星座整形的比特加载OFDM调制信号。
本实施例中，星座整形符号数可以理解为经过混合星座整形的星座点。在OFDM每个有效子载波上，根据其最优星座概率分布和最优星座位置分布加载相应信息熵的星座整形符号数据，即对于每个有效子载波，按照其相应的信息熵，能够在有效子载波上加载具有相应信息量的星座整形符号数据，由于星座整形符号数据经过了混合星座整形，已经满足最优星座概率分布和最优星座位置分布，因此可以传输更多更复杂的符号数据，在此基础上输出基于混合星座整形的比特加载OFDM调制信号。
本发明实施例一提供的一种基于混合星座整形的OFDM调制方法，将概率整形和几何整形与比特加载OFDM调制相结合，在OFDM每个有效子载波上，采用混合星座整形技术得出最优星座概率分布和最优星座位置分布；通过在OFDM每个有效子载波上获得星座概率分布，实现相应信息熵的比特加载；通过在OFDM每个有效子载波上获得最优星座位置分布获得整形增益。在此基础上，解决了传统的比特加载OFDM调制方法加载整数的信息熵不能精确地匹配信道的频率响应的问题，实现了连续的信息熵加载，可以精确地匹配信道的频率响应，同时获得了星座整形增益，使采用OFDM调制的光纤通信系统的容量逼近信道容量的香农极限。
在一个实施例中，在对于OFDM每个有效子载波，根据所述有效子载波的信噪比计算所述有效子载波上待加载的星座整形符号数据对应的信息熵之前，还包括：
S100：使用训练序列进行信道估计，得到OFDM每个有效子载波的信噪比。
具体的，信道估计可以理解为从接收数据中对假定的某个信道模型的模型参数进行估计的过程，是信道对输入信号影响的一种数学表示。基于训练序列的信道估计，基本原理是除了传输数据符号之外，还传输已知的训练序列，如前导（Preamble）或导频（pilot）信号，供接收端进行信道估计。本实施例中，信道估计获得的信道模型的模型参数包括SNR。
在一个实施例中，训练序列采用正交相移键控（Quadrature Phase ShiftKeying，QPSK）调制格式；对于OFDM每个有效子载波，所述有效子载波的信噪比满足，其中，为有效子载波的信噪比，为有效子载波上信号的平均功率，为有效子载波上噪声的平均功率。
在一个实施例中，对于OFDM每个有效子载波，所述有效子载波上待加载的星座整形符号数据对应的信息熵满足：，其中，为与传输速率相关的参数，可以根据期望的传输速率（即目标传输速率）被灵活设置或调整，例如，目标传输速率越高，则可以相对设置为越小的值，为与目标误码率（Bit ErrorRatio，BER）性能相关的SNR间隔，为所述有效子载波的信噪比，为所述有效子载波上待加载的星座整形符号数据对应的信息熵。
在一个实施例中，对于OFDM每个有效子载波，SNR间隔满足：；其中，为SNR间隔，为目标BER性能指标。与传输速率相关的参数和目标BER性能指标可以分别根据通信系统对传输速率以及对误码率的要求灵活设置。
在一个实施例中，对星座集合中的星座点进行混合星座整形，得到每个有效子载波的最优星座概率分布，包括：
对于OFDM每个有效子载波，根据第一目标函数调整有效子载波对应的概率整形深度，得到最优星座概率分布；
第一目标函数包括：，其中，min()表示将最小化，为实际星座概率分布对应的信息熵与待加载的星座整形符号数据对应的信息熵的理论值的差值，为待加载的星座整形符号数据对应的信息熵额理论值，为实际星座概率分布对应的信息熵，为星座集合，为所述星座集合中的星座点，为星座点的概率分布，星座点服从麦克斯韦-玻尔兹曼（Maxwell-Boltzmann，MB）分布，星座点的概率分布与概率整形深度关联。
本实施例中，在混合星座整形的过程中，获得最优星座概率分布的目标函数（即上述的第一目标函数）是最小化实际星座概率分布对应的信息熵与待加载的星座整形符号数据对应的信息熵的理论值的差值。第一目标函数中，为星座点的概率分布，与概率整形深度关联，概率整形深度作为变量，通过在OFDM每个有效子载波上调整概率整形深度直至第一目标函数最小化，可以获得最优星座概率分布，以实现在每个有效子载波上按照相应信息熵对星座整形符号数据的比特加载。
在一个实施例中，星座点的概率分布满足：，其中，为概率整形深度。
在一个实施例中，对星座集合中的星座点进行混合星座整形，得到每个有效子载波的最优星座位置分布，包括：
对于OFDM每个有效子载波，根据第二目标函数调整星座集合中的星座点位置，得到最优星座位置分布；
所述第二目标函数包括：min()，其中，min()表示将最小化，为BER的联合上限，为星座集合中星座点个数，星座集合有个星座点，个星座点对应的比特标签为，为星座点和对应的比特标签之间的汉明距离，，，为由SNR计算得出的高斯噪声方差，为高斯Q函数，。
本实施例中，在混合星座整形的过程中，获得最优星座位置分布的目标函数（即上述的第二目标函数）是最小化BER的联合上限。第二目标函数中，为星座点和（，）对应的比特标签之间的汉明距离，取决于星座点位置，通过在OFDM每个有效子载波上调整星座点位置直至第二目标函数最小化，可以获得最优星座位置分布，将最低时的星座图作为最终的星座图。在此基础上可提高最小欧式距离，产生接近高斯分布的非均匀间隔星座，从而获得整形增益。可选的，可以采用例如广义成对优化（Generalized Pairwise Optimization，GPO）算法等几何整形算法，根据给定的SNR获得最优星座位置分布。
在一个实施例中，该方法还包括：
S140：对于OFDM每个有效子载波，确定基于混合星座整形的比特加载OFDM调制信号的传输速率；传输速率满足：，其中，为OFDM有效子载波个数，为第个有效子载波上待加载的星座整形符号数据对应的信息熵，为星座集合承载的比特数，为软判决前向纠错（Soft Decision-Forward Error Correction，SD-FEC）的码率。在此基础上，在每个有效子载波上按照相应的传输速率传输OFDM调制信号，进一步提高通信系统的传输容量。
图2为一实施例提供的一种每个有效子载波上信道估计得出的SNR以及待加载的星座整形符号数据对应的信息熵的曲线示意图。如图2所示，在光纤通信系统中，设定OFDM信号有效子载波数为400，有效带宽为25 GHz，与传输速率相关的参数为0.697 dB，目标BER性能指标为0.05，星座集合承载的比特数为8，SD-FEC的码率为4/5。由此可得，基于混合星座整形的比特加载OFDM调制所有有效子载波上加载的总信息熵为2412bit/symbol，传输速率为1772 bit/s。从图2中可以看出，基于混合星座整形的比特加载OFDM调制，在每个有效子载波上加载的信息熵曲线与信道估计得出的SNR曲线的形状一致，表明其可以实现连续的信息熵加载，精确地匹配信道的频率响应，从而提升光纤通信系统的传输容量。
图3为本发明实施例提供的一种基于混合星座整形的OFDM调制装置的结构示意图。本实施例提供的基于混合星座整形的OFDM调制装置包括：
计算模块210，用于对于OFDM每个有效子载波，根据所述有效子载波的信噪比计算所述有效子载波上待加载的星座整形符号数据对应的信息熵；
整形模块220，用于对星座集合中的星座点进行混合星座整形，得到每个所述有效子载波的最优星座概率分布和最优星座位置分布；
调制模块230，用于基于所述有效子载波的最优星座概率分布和最优星座位置分布在每个所述有效子载波上加载相应信息熵的星座整形符号数据，得到基于混合星座整形的比特加载OFDM调制信号。
该装置结合概率整形和几何整形的优势实现了连续的信息熵加载，从而精确匹配信道频率响应并获得星座整形增益，提高了通信系统的传输容量。
在上述实施例的基础上，在对于OFDM每个有效子载波，根据所述有效子载波的信噪比计算所述有效子载波上待加载的星座整形符号数据对应的信息熵之前，该装置还包括：
估计模块，用于使用训练序列进行信道估计，得到OFDM每个有效子载波的信噪比。
在上述实施例的基础上，所述训练序列采用QPSK调制格式；
对于OFDM每个所述有效子载波，所述有效子载波的信噪比满足，其中，为有效子载波的信噪比，为有效子载波上信号的平均功率，为有效子载波上噪声的平均功率。
在上述实施例的基础上，对于OFDM每个所述有效子载波，所述有效子载波上待加载的星座整形符号数据对应的信息熵满足：，其中，为与传输速率相关的参数，为SNR间隔，为所述有效子载波的信噪比，为所述有效子载波上待加载的星座整形符号数据对应的信息熵。
在上述实施例的基础上，对于OFDM每个所述有效子载波，所述SNR间隔满足：；其中，为SNR间隔，为目标BER性能指标。
在上述实施例的基础上，整形模块220包括：
概率整形单元，用于对于OFDM每个有效子载波，根据第一目标函数调整所述有效子载波对应的概率整形深度，得到最优星座概率分布；
所述第一目标函数包括：，其中，min()表示将最小化，为实际星座概率分布对应的信息熵与待加载的星座整形符号数据对应的信息熵理论值的差值，为待加载的星座整形符号数据对应的信息熵的理论值，为实际星座概率分布对应的信息熵，为星座集合，为所述星座集合中的星座点，为所述星座点的概率分布，所述星座点服从麦克斯韦-玻尔兹曼分布，所述星座点的概率分布与概率整形深度关联。
在上述实施例的基础上，所述星座点的概率分布满足：，其中，为概率整形深度。
在上述实施例的基础上，整形模块220包括：
位置整形单元，用于：对于OFDM每个有效子载波，根据第二目标函数调整星座集合中的星座点位置，得到最优星座位置分布；
所述第二目标函数包括：min()，其中，min()表示将最小化，为BER的联合上限，M为星座集合中星座点个数，星座集合有个星座点，个星座点对应的比特标签为，为星座点和（，）对应的比特标签之间的汉明距离，为由SNR计算得出的高斯噪声方差，为高斯Q函数，。
在上述实施例的基础上，该装置还包括：
速率确定模块，用于对于OFDM每个所述有效子载波，确定所述基于混合星座整形的比特加载OFDM调制信号的传输速率；
所述传输速率满足：，其中，为OFDM有效子载波个数，为第个有效子载波上待加载的星座整形符号数据对应的信息熵，为星座集合承载的比特数，为SD-FEC的码率。
本发明实施例提供的基于混合星座整形的OFDM调制装置可以用于执行上述任意实施例提供的基于混合星座整形的OFDM调制方法，具备相应的功能和有益效果。
图4示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备10的结构示意图。电子设备10旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备10还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、用户设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
如图4所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器（ROM）12、随机访问存储器（RAM）13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器（ROM）12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器（RAM）13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出（I/O）接口15也连接至总线14。
电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络、无线网络与其他设备交换信息/数据。
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元（CPU）、图形处理单元（GPU）、各种专用的人工智能（AI）计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器（DSP）、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理。
在一些实施例中，上述实施例的方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式（例如，借助于固件）而被配置为执行上述任意实施例方法。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）、专用标准产品（ASSP）、芯片上系统的系统（SOC）、负载可编程逻辑设备（CPLD）、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM或快闪存储器）、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在电子设备10上实施此处描述的系统和技术，该电子设备10具有：用于向用户显示信息的显示装置（例如，CRT（阴极射线管）或者LCD（液晶显示器）监视器）；以及键盘和指向装置（例如，鼠标或者轨迹球），用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备10。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈（例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈）；并且可以用任何形式（包括声输入、语音输入或者、触觉输入）来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统（例如，作为数据服务器）、或者包括中间件部件的计算系统（例如，应用服务器）、或者包括前端部件的计算系统（例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互）、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信（例如，通信网络）来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网（LAN）、广域网（WAN）、区块链网络和互联网。
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，所述计算机程序/指令被处理器执行时实现如上述任意实施例所述的基于混合星座整形的OFDM调制方法。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于混合星座整形的OFDM调制方法，其特征在于，包括：
对于正交频分复用OFDM每个有效子载波，根据所述有效子载波的信噪比计算所述有效子载波上待加载的星座整形符号数据对应的信息熵；
对星座集合中的星座点进行混合星座整形，得到每个所述有效子载波的最优星座概率分布和最优星座位置分布；
基于所述有效子载波的最优星座概率分布和最优星座位置分布在每个所述有效子载波上加载相应信息熵的星座整形符号数据，得到基于混合星座整形的比特加载OFDM调制信号；
对星座集合中的星座点进行混合星座整形，得到每个所述有效子载波的最优星座概率分布，包括：
对于OFDM每个有效子载波，根据第一目标函数调整所述有效子载波对应的概率整形深度，得到最优星座概率分布；
所述第一目标函数包括：min()，其中，min()表示将最小化，为实际星座概率分布对应的信息熵与待加载的星座整形符号数据对应的信息熵的理论值的差值，H0为待加载的星座整形符号数据对应的信息熵的理论值，为实际星座概率分布对应的信息熵，X为星座集合，为所述星座集合中的星座点，为所述星座点的概率分布，所述星座点的概率分布与概率整形深度关联；
对星座集合中的星座点进行混合星座整形，得到每个所述有效子载波的最优星座位置分布，包括：
对于OFDM每个有效子载波，根据第二目标函数调整星座集合中的星座点位置，得到最优星座位置分布；
所述第二目标函数包括：min()，其中，min()表示将最小化，为BER的联合上限，M为星座集合中星座点个数，星座集合有M个星座点，M个星座点对应的比特标签为，为星座点和对应的比特标签和之间的汉明距离，，，为由SNR计算得出的高斯噪声方差，Q(x)为高斯Q函数，。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于OFDM每个所述有效子载波，所述有效子载波上待加载的星座整形符号数据对应的信息熵满足：，其中，为与传输速率相关的参数，为SNR间隔，SNR为所述有效子载波的信噪比，H为所述有效子载波上待加载的星座整形符号数据对应的信息熵。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对于OFDM每个所述有效子载波，所述SNR间隔满足：；其中，为目标误码率BER性能指标。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述星座点的概率分布满足：，其中，v为概率整形深度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
对于OFDM每个所述有效子载波，确定所述基于混合星座整形的比特加载OFDM调制信号的传输速率；
所述传输速率满足：，其中，Nsc为OFDM有效子载波个数，Hi为第i个有效子载波上待加载的星座整形符号数据对应的信息熵，m为星座集合承载的比特数，r为软判决前向纠错SD-FEC的码率。
6.一种基于混合星座整形的OFDM调制装置，其特征在于，包括：
计算模块，用于对于OFDM每个有效子载波，根据所述有效子载波的信噪比计算所述有效子载波上待加载的星座整形符号数据对应的信息熵；
整形模块，用于对星座集合中的星座点进行混合星座整形，得到每个所述有效子载波的最优星座概率分布和最优星座位置分布；
调制模块，用于基于所述有效子载波的最优星座概率分布和最优星座位置分布在每个所述有效子载波上加载相应信息熵的星座整形符号数据，得到基于混合星座整形的比特加载OFDM调制信号；
整形模块包括概率整形单元，用于：
对于OFDM每个有效子载波，根据第一目标函数调整所述有效子载波对应的概率整形深度，得到最优星座概率分布；
所述第一目标函数包括：min()，其中，min()表示将最小化，为实际星座概率分布对应的信息熵与待加载的星座整形符号数据对应的信息熵的理论值的差值，H0为待加载的星座整形符号数据对应的信息熵的理论值，为实际星座概率分布对应的信息熵，X为星座集合，为所述星座集合中的星座点，为所述星座点的概率分布，所述星座点的概率分布与概率整形深度关联；
整形模块包括位置整形单元，用于：
对于OFDM每个有效子载波，根据第二目标函数调整星座集合中的星座点位置，得到最优星座位置分布；
所述第二目标函数包括：min()，其中，min()表示将最小化，为BER的联合上限，M为星座集合中星座点个数，星座集合有M个星座点，M个星座点对应的比特标签为，为星座点和对应的比特标签和之间的汉明距离，，，为由SNR计算得出的高斯噪声方差，Q(x)为高斯Q函数，。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1-5中任一所述的基于混合星座整形的OFDM调制方法。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一所述的基于混合星座整形的OFDM调制方法。
9.一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其特征在于，所述计算机程序/指令被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一所述的基于混合星座整形的OFDM调制方法。
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