本發明涉及通信領域,尤其涉及一種數字調制方法及裝置。
背景技術:
通信系統中的頻譜資源有限,為避免相鄰兩個信道頻譜間的干擾,改善信道間頻譜性能,降低誤碼率,需要將數據信道發送端的數據符號進行上采樣、通過波形成形濾波器,把數據符號限制在約定的頻帶內。
基于這一思想,對于含有上采樣模塊和濾波器的通信系統的設計,長期演進(Long Term Evolution,LTE)系統中提出了一種改善信道間頻譜性能的方法,即采用數據截短方法獲取所需的數據個數,對采用數據截短方法獲得的數據加過渡時間窗來優化信道間頻譜性能。以圖1所示的含有上采樣模塊和濾波器的通信系統為例,圖1中采用單一的數字調制方式,例如正交相移鍵控(Quadrature Phase Shift Keying,QPSK)調制方式,對原數據進行數字調制得到復數數據,將復數數據輸入級聯濾波器。對圖1所示的通信系統采用數據截短和加過渡時間窗得到如圖2所示的通信系統,以改善信道間頻譜性能。
數據截短方法具體包括:對于經過上采樣模塊和濾波器之后輸出的數據,將該數據的首尾各截去多余數據個數的一半,獲得所需的數據個數,其中,多余數據個數與濾波器系數個數有關,即多余數據個數等于濾波器系數個數減去1。采用數據截短方法能夠獲取所需的數據個數,實現濾波器輸出數據時的數據符號采樣率與數據輸入濾波器時的數據符號采樣率的比值,等于濾波器對應的上采樣倍數。但采用數據截短方法會產生頻譜泄漏,導致截短后數據頻譜性能大幅下降,因此需要對采用數據截短獲得的數據的首尾加過渡時間窗,來改善數據頻譜性能,但加過渡時間窗會引起數據誤碼率(Bit Error Rate,BER)增大,降低系統誤碼率性能。并且,隨著過渡時間窗的窗長度的增大,系統頻譜性能逐漸提高,但系統誤碼率性能逐漸降低,使得系統的頻譜性能和誤碼率性能存在不可調和的矛盾問題。
綜上所述,對于含有上采樣模塊和濾波器的通信系統,采用現有技術中數據截短和加過渡時間窗的方法,不能同時兼顧系統的頻譜性能和誤碼率性能。
技術實現要素:
本發明實施例提供了一種數字調制方法及裝置,用以對待輸入含有上采樣模塊的級聯濾波器組的原數據組進行數字調制,實現對原數據組中數據個數的壓縮,以提高系統的頻譜性能和誤碼率性能。
第一方面,本發明實施例提供的一種數字調制方法,用于對待輸入含有上采樣模塊的級聯濾波器組的原數據組進行組合數字調制,包括:
確定所述原數據組的待壓縮數據個數;
將所述原數據組中的數據劃分為第一數據組和第二數據組;所述第一數據組中每個數據符號的比特位數等于第一數字調制的階數對應的數據符號的比特位數,所述第二數據組中每個數據符號的比特位數等于第二數字調制的階數對應的數據符號的比特位數,所述第一數字調制的階數低于所述第二數字調制的階數,所述第一數據組包括的數據符號個數和所述第二數據組包括的數據符號個數之和,等于將所述原數據組中的數據按照所述第一數字調制的階數劃分得到的數據符號個數與所述原數據組的待壓縮數據個數之差;
采用所述第一數字調制對所述第一數據組中的數據符號進行調制得到第一調制數據組,采用所述第二數字調制對所述第二數據組中的數據符號進行調制得到第二調制數據組,所述第一調制數據組和所述第二調制數據組構成對所述原數據組進行調制后得到的調制數據組;所述級聯濾波器組輸出所述調制數據組時的數據符號采樣率與所述調制數據組輸入所述級聯濾波器組時的數據符號采樣率的比值,等于所述級聯濾波器組對應的上采樣總倍數。
結合第一方面,在第一種可能的實現方式中,確定所述原數據組的待壓縮數據個數,包括:
根據所述級聯濾波器組中濾波器個數、每級濾波器的系數個數以及每級濾波器對應的上采樣倍數,確定所述原數據組的待壓縮數據個數。
結合第一方面和第一方面的第一種可能的實現方式,在第一方面的第二種可能的實現方式中,將所述原數據組中的數據劃分為第一數據組和第二數據組,包括:
將所述原數據組中的數據按照所述第一數字調制的階數劃分得到M個數據符號;
在所述M個數據符號中選擇Q個數據符號;
根據所述第二數字調制的階數和所述原數據組的待壓縮數據個數,將所述Q個數據符號重組得到P個數據符號;
其中,所述P個數據符號構成第二數據組,所述M個數據符號中除選擇的Q個數據符號之外的其他N個數據符號構成第一數據組,M、Q、N和P均為正整數,且滿足:
M-(N+P)=所述原數據組的待壓縮數據個數。
結合第一方面的第二種可能的實現方式,在第一方面的第三種可能的實現方式中,將所述Q個數據符號重組得到P個數據符號,包括:
將所述Q個數據符號中預設位置上的數據符號重組至所述Q個數據符號中除預設位置之外的其他位置上的數據符號中,并刪除所述預設位置上的數據符號得到所述P個數據符號。
第二方面,本發明實施例提供的一種數字調制裝置,用于對待輸入含有上采樣模塊的級聯濾波器組的原數據組進行組合數字調制,所述裝置包括:
壓縮數據確定單元,用于確定所述原數據組的待壓縮數據個數;
數據組劃分單元,用于將所述原數據組中的數據劃分為第一數據組和第二數據組;所述第一數據組中每個數據符號的比特位數等于第一數字調制的階數對應的數據符號的比特位數,所述第二數據組中每個數據符號的比特位數等于第二數字調制的階數對應的數據符號的比特位數,所述第一數字調制的階數低于所述第二數字調制的階數,所述第一數據組包括的數據符號個數和所述第二數據組包括的數據符號個數之和,等于將所述原數據組中的數據按照所述第一數字調制的階數劃分得到的數據符號個數與所述壓縮數據確定單元確定的所述原數據組的待壓縮數據個數之差;
數字調制單元,用于采用所述第一數字調制對所述數據組劃分單元劃分得到的所述第一數據組中的數據符號進行調制得到第一調制數據組,采用所述第二數字調制對所述數據組劃分單元劃分得到的所述第二數據組中的數據符號進行調制得到第二調制數據組,所述第一調制數據組和所述第二調制數據組構成對所述原數據組進行調制后得到的調制數據組;所述級聯濾波器組輸出所述調制數據組時的數據符號采樣率與所述調制數據組輸入所述級聯濾波器組時的數據符號采樣率的比值,等于所述級聯濾波器組對應的上采樣總倍數。
結合第二方面,在第一種可能的實現方式中,所述壓縮數據確定單元具體用于:
根據所述級聯濾波器組中濾波器個數、每級濾波器的系數個數以及每級濾波器對應的上采樣倍數,確定所述原數據組的待壓縮數據個數。
結合第二方面和第二方面的第一種可能的實現方式,在第二方面的第二種可能的實現方式中,所述數據組劃分單元具體用于:
將所述原數據組中的數據按照所述第一數字調制的階數劃分得到M個數據符號;
在所述M個數據符號中選擇Q個數據符號;
根據所述第二數字調制的階數和所述壓縮數據確定單元確定的所述原數據組的待壓縮數據個數,將所述Q個數據符號重組得到P個數據符號;
其中,所述P個數據符號構成第二數據組,所述M個數據符號中除選擇的Q個數據符號之外的其他N個數據符號構成第一數據組,M、Q、N和P均為正整數,且滿足:
M-(N+P)=所述原數據組的待壓縮數據個數。
結合第二方面的第二種可能的實現方式,在第二方面的第三種可能的實現方式中,所述數據組劃分單元在將所述Q個數據符號重組得到P個數據符號時,具體用于:
將所述Q個數據符號中預設位置上的數據符號重組至所述Q個數據符號中除預設位置之外的其他位置上的數據符號中,并刪除所述預設位置上的數據符號得到所述P個數據符號。
本發明實施例中采用組合數字調制模式對原數據組進行數字調制,進而實現將待輸入級聯濾波器的原數據組中的數據個數壓縮至所需的數據個數,使得級聯濾波器組輸出數據時的數據符號采樣率與數據輸入級聯濾波器組時的數據符號采樣率的比值,等于級聯濾波器組對應的上采樣總倍數。相對于現有技術中對待輸入含有上采樣模塊的級聯濾波器組的原數據組采用單一的數字調制模式,本實施例提出的組合數字調制方法,在數據輸入含有上采樣的級聯濾波器之前將數據壓縮至所需的數據個數,避免在含有上采樣的級聯濾波器濾波處理數據過程中,采用現有技術中的數據截短、加過渡時間窗對數據進行處理,克服了采用現有技術導致的誤碼率與頻譜性能兩者無法兼顧問題。
附圖說明
圖1為現有技術提供的一種通信系統架構示意圖;
圖2為現有技術提供的一種通信系統架構示意圖;
圖3為本發明實施例提供的一種通信系統架構示意圖;
圖4為本發明實施例提供的一種數字調制方法流程示意圖;
圖5為分別采用現有技術和本實施例提供的方法產生的系統誤碼率性能對比示意圖;
圖6為分別采用現有技術和本實施例提供的方法產生的系統誤碼率性能對比示意圖;
圖7為分別采用現有技術和本實施例提供的方法產生的系統頻譜性能對比示意圖;
圖8為采用本實施例提供的方法產生的相同單位頻譜性能示意圖;
圖9為本發明實施例提供的一種數字調制裝置結構示意圖;
圖10為本發明實施例提供的一種數字調制裝置結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖,對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例,而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例,本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發明保護的范圍。
本發明實施例提供一種數字調制方法及裝置,用以實現對待輸入上采樣的級聯濾波器組的原數據組進行數字調制,同時提高系統的頻譜性能和誤碼率性能。其中,方法和裝置是基于同一發明構思的,由于方法及裝置解決問題的原理相似,因此裝置與方法的實施可以相互參見,重復之處不再贅述。
本發明實施例涉及含有上采樣模塊和濾波器的通信系統,以圖3所示的通信系統為例,原數據組的采樣率為7.5Ksps symbol(表示原數據組每秒輸入7500個數據),經過本實施例提供的組合數字調制模式,例如QPSK調制與16正交振幅(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)調制組成的組合數字調制模式,將原數據組中的數據個數壓縮至所需的數據個數,并得到調制后的調制數據組(調制數據組中的數據為復數數據),調制數據組用于輸入含有上采樣模塊的級聯濾波器組中。原數據組在經過組合數字調制模式處理過程中數據個數被壓縮,因此調制后得到的調制數據組輸入級聯濾波器組時的數據符號采樣率小于3.75Ksps symbol(圖2所示的現有技術中輸入級聯濾波器組的數據采樣率為3.75Ksps symbol),經過級聯濾波器組后輸出時的數據符號采樣率為60Ksps symbol。級聯濾波器組的上采樣總倍數為16,通過三級濾波器實現,第一級濾波器、第二級濾波器和第三級濾波器分別對應一個上采樣模塊,這三個上采樣模塊的上采樣倍數依次為4、2、2。上采樣過程中,第一級濾波器、第二級濾波器和第三級濾波器分別抑制各自對應的上采樣模塊在上采樣過程中產生的鏡像信號,這三級濾波器依次采用67階根升余弦濾波器、14階半帶濾波器和8階有限長單位沖激響應(Finite Impulse Response,FIR)形式級聯積分梳狀(Cascaded Integrator-Comb,CIC)濾波器實現,這三級濾波器各自的系數個數依次為67、15、9,第一級濾波器除了抑制其對應的上采樣模塊在上采樣過程中產生的鏡像信號之外,還完成波形成形功能。
相對于現有技術中對待輸入上采樣的級聯濾波器組的原數據組采用單一的數字調制模式,本實施例中采用組合數字調制模式對原數據組進行數字調制,進而實現將該原數據組中的數據個數壓縮至所需的數據個數,使得級聯濾波器組輸出數據時的數據符號采樣率與數據輸入級聯濾波器組時的數據符號采樣率的比值,等于級聯濾波器組對應的上采樣總倍數,避免采用現有技術中的數據截短和加過渡時間窗的方法,能夠同時兼顧系統的頻譜性能和誤碼率性能。
現有技術中采用的單一的數字調制模式是指,采用一種數字調制對原數據組進行數字調制,將調制后的原數據組輸入上采樣的級聯濾波器組,在上采樣和濾波過程中通過數據截短和加過渡時間窗的方法,將原數據組中的數據個數壓縮至所需的數據個數。本發明實施例中采用組合數字調制模式對原數據組進行數字調制,然后將調制后的原數據組輸入上采樣的級聯濾波器組,在輸入級聯濾波器組之前通過組合數字調制模式,將原數據組中的數據個數壓縮至所需的數據個數,在上采樣和濾波過程中避免使用數據截短和加過渡時間窗的方法。
本發明實施例采用的組合數字調制模式中可以包括兩種或兩種以上的數字調制,下面以兩種數字調制組成的組合數字調制模式為例,說明本發明實施例提供的一種數字調制方法。
實施例一
如圖4所示,本發明實施例提供了一種數字調制方法,用于對待輸入含有上采樣模塊的級聯濾波器組的原數據組進行組合數字調制,該方法包括:
S401、確定原數據組的待壓縮數據個數;
S402、將原數據組中的數據劃分為第一數據組和第二數據組;第一數據組中每個數據符號的比特位數等于第一數字調制的階數對應的數據符號的比特位數,第二數據組中每個數據符號的比特位數等于第二數字調制的階數對應的數據符號的比特位數,第一數字調制的階數低于第二數字調制的階數,第一數據組包括的數據符號個數和第二數據組包括的數據符號個數之和,等于將原數據組中的數據按照第一數字調制的階數劃分得到的數據符號個數與原數據組的待壓縮數據個數之差;
S403、采用第一數字調制對第一數據組中的數據符號進行調制得到第一調制數據組,采用第二數字調制對第二數據組中的數據符號進行調制得到第二調制數據組,第一調制數據組和第二調制數據組構成對原數據組進行調制后得到的調制數據組;級聯濾波器組輸出調制數據組時的數據符號采樣率與調制數據組輸入級聯濾波器組時的數據符號采樣率的比值,等于級聯濾波器組對應的上采樣總倍數。
本實施例中,采用組合調制模式對待輸入含有上采樣模塊的級聯濾波器組的原數據組進行數字調制,待輸入含有上采樣模塊的級聯濾波器組的原數據組是指,即將進入含有上采樣模塊的級聯濾波器組的已編碼數據組成的數據組。含有上采樣模塊的級聯濾波器組中包括至少一個濾波器、以及與至少一個濾波器一一對應的上采樣模塊,以下內容將含有上采樣模塊的級聯濾波器組簡稱為級聯濾波器組。
結合圖3說明本實施例提供的一種數字調制方法。圖3中級聯濾波器組對應的上采樣總倍數為16,通過三級濾波器實現,第一級濾波器、第二級濾波器和第三級濾波器分別對應一個上采樣模塊,這三個上采樣模塊的上采樣倍數依次為4、2、2,三級濾波器各自的系數個數依次為67、15、9。
本實施例S401中,根據級聯濾波器組中濾波器個數、每級濾波器的系數個數以及每級濾波器對應的上采樣倍數,確定原數據組的待壓縮數據個數,使得原數據組中的數據個數被壓縮確定的待壓縮數據個數后,對于級聯濾波器組的輸出數據符號采樣率與級聯濾波器組的輸入數據符號采樣率的比值等于級聯濾波器組的上采樣總倍數,級聯濾波器組的上采樣總倍數等于級聯濾波器組中每級濾波器對應的上采樣倍數的乘積。
根據濾波器數據輸出原理:濾波器輸出端輸出的數據個數=濾波器輸入端輸入的數據個數+濾波器的系數個數-1,結合圖3,假設第一級上采樣模塊(第一級濾波器對應的上采樣模塊)輸入端每秒輸入數據個數為A,則第一級濾波器輸出端每秒輸出數據個數為4A+66,第二級濾波器輸出端每秒輸出數據個數為2*(4A+66)+14,第三級濾波器輸出端每秒輸出數據個數為2*[2*(4A+66)+14]+8,化簡為16A+300。由于級聯濾波器的上采樣總倍數等于4*2*2=16,期望的第三級濾波器輸出端每秒輸出的數據個數為16A,因此相對于期望的16A,目前第三級濾波器輸出端每秒輸出的數據個數多300,對應的第一級上采樣模塊的輸入端每秒輸入數據個數應壓縮300/16,近似整數等于19,即原數據組的待壓縮數據個數為19,需要通過組合數字調制將原數據組中的數據個數壓縮19個。
本實施例S402中,將原數據組中的數據劃分為第一數據組和第二數據組,若原數據組中的數據按照第一數字調制的階數劃分得到M個數據符號,第一數據組包括N個數據符號,第二數據組包括P個數據符號,M、N和P均為正整數,則M、N和P滿足:
M-(N+P)=原數據組的待壓縮數據個數。
在將原數據組中的數據劃分為第一數據組和第二數據組時,可以采用以下兩種方式:
方式一
將所述原數據組中的數據按照所述第一數字調制的階數劃分得到M個數據符號;
在所述M個數據符號中選擇Q個數據符號;
根據所述原數據組的待壓縮數據個數和所述第二數字調制的階數,將選擇的Q個數據符號重組得到P個數據符號;
其中,所述P個數據符號構成第二數據組,所述M個數據符號中除選擇的Q個數據符號之外的其他N個數據符號構成第一數據組,即N=M-Q,M、Q、N和P均為正整數,且滿足:
M-(N+P)=所述原數據組的待壓縮數據個數。
方式一種,將選擇的Q個數據符號重組得到P個數據符號的方法包括:
將所述Q個數據符號中預設位置上的數據符號重組至所述Q個數據符號中除預設位置之外的其他位置上的數據符號中,并刪除所述預設位置上的數據符號得到所述P個數據符號。重組后的該其他位置上的數據符號的總數量即為P,這P個數據符號組成第二數據組,第二數據組中每個數據符號的比特位數等于第二數字調制的階數對應的數據符號的比特位數。
舉例說明,假設:第一數字調制為QPSK調制,第二數字調制為16QAM調制,原數據組中的數據個數為1200,原數據組的待壓縮數據個數為19。根據QPSK調制的階數,QPSK調制中每個數據符號的比特位數為2,因此按照QPSK調制的階數對原數據組中的數據進行劃分得到M=600個數據符號。為便于對這600個數據符號進行重組壓縮,可以將這600個數據符號進行分組實現數據壓縮。例如,由于原數據組的待壓縮數據個數為19,可以將這600個數據符號從前往后平均分為19組,最后11個數據符號不參與分組,然后將每組中的一個預設位置上的數據符號重組至該組中其他位置上的數據符號中,并刪除該預設位置上的數據符號,該重組后的其他位置上的數據符號的比特位數等于16QAM調制的階數對應的數據符號的比特位數,因此該重組后的其他位置上的數據符號的比特位數為4,進而實現該組中一個預設位置上數據符號的壓縮,19組數據即可實現19個數據符號的壓縮,這19組數據符號中所有重組后的其他位置上的數據符號組成第二數據組,600個數據符號中除去第二數據組中的數據符號剩余的數據符號組成第一數據組。
需要說明的是,在對這600個數據符號進行重組壓縮時,可以采用多種方式將600個數據符號分為19組,每組中的數據符號可以相等或不等,每組實現壓縮的數據符號個數可以相等或不等,能夠實現將600個數據符號壓縮19個數據符號即可。在對這600個數據符號進行重組壓縮時,也可以不對這600個數據進行分組,即直接將19個預設位置上的數據符號重組至其他位置上的數據符號中,并刪除這19個預設位置上的數據符號,實現將600個數據符號壓縮19個數據符號即可。
數據符號重組過程,舉例說明(一)
以第一數字調制為QPSK調制、第二數字調制為16QAM調制為例,說明數據符號重組過程。假設原數據組包含的數據(二進制)為0011011001,按照QPSK調制的階數,將原數據組劃分為以下5個數據符號,每個數據符號的比特位數為2:
00 11 01 10 01
將上面數據符號中的第5個數據符號(對應預設位置上的數據符號)“01”重組至第2個數據符號(對應其他位置上的數據符號)“11”中,可選的,將第5個數據符號的高位比特“0”與第2個數據符號的高位比特“1”重組,將第5個數據符號的低位比特“1”與第2個數據符號的高位比特“1”重組,得到重組后的第2個數據符號為“1011”,第2個數據符號的比特位數4等于16QAM調制的階數對應的數據符號的比特位數4,并在這5個數據符號中刪除第5個數據符號,得到下面4個數據符號:
00 1011 01 10
上述4個數據符號中,第1、3、4個數據符號組成第一數據組,采用QPSK調制對第一數據組中的每個數據進行數字調制,假設QPSK調制時0對應0.707,1對應-0.707。第2個數據符號組成第二數據組,采用16QAM調制對第二數據組中的每個數據進行數字調制,假設16QAM調制時00對應2.121,01對應0.707,11對應-0.707,10對應-2.121。上述4個數據符號經過組合數字調制后得到如下結果:
00 1011 01 10 (調制前)
0.707+j0.707 -2.121-j0.707 0.707-j0.707 -0.707+j0.707 (調制后)
上述組合數字調制后的結果(復數數據)即可輸入圖3所示的級聯濾波器中。
數據符號重組過程,舉例說明(二)
以第一數字調制為16QAM調制、第二數字調制為64QAM調制為例,說明數據符號重組過程。假設按照16QAM調制的階數,將原數據組劃分得到30個數據符號,需要壓縮至29個數據符號,涉及數據符號重組的數據符號如下:
第15個 第20個 第28個
01 10 11 00 1001
將上面數據符號中的第28個數據符號(對應預設位置上的數據符號)“1001”中的每為比特分別重組至第15個數據符號(對應其他位置上的數據符號)的前兩位、后兩位和第20個數據符號(對應其他位置上的數據符號)的前兩位、后兩位中“11”中,并在這30個數據符號中刪除第28個數據符號,得到下面結果:
第15個 第20個
011 100 110 001
對于壓縮后的29個數據符號,第15、20個數據符號組成第二數據組,采用64QAM調制對第二數據組中的每個數據進行數字調制,29個數據符號中除去第15、20個數據符號剩余的數據符號組成第一數據組,采用16QAM調制對第一數據組中的每個數據進行數字調制。
需要說明的是,本實施例中數據符號重組的方法并不局限于實施例中提供的上述方法。
方式二
對于原數據組,可以根據原數據組的待接收的數據個數,隨意將原數據組劃分為第一數據組和第二數據組,但要求第一數據組中每個數據符號的比特位數等于第一數字調制的階數對應的數據符號的比特位數,第二數據組中每個數據符號的比特位數等于第二數字調制的階數對應的數據符號的比特位數。并且,若原數據組中的數據按照第一數字調制的階數劃分得到M個數據符號,第一數據組包括N個數據符號,第二數據組包括P個數據符號,M、N和P滿足:
M-(N+P)=原數據組的待壓縮數據個數
舉例說明,假設原數據組中包括的數據為0011011001,第一數字調制為QPSK調制,第二數字調制為8QAM調制,原數據組的待壓縮數據個數為1。按照QPSK調制的階數,將原數據組劃分為以下5個數據符號,每個數據符號的比特位數為2:
00 11 01 10 01
原數據組的待壓縮數據個數為1,按照QPSK+8QAM的組合數據調制模式,將原數據組劃分得到4個數據符號,這4個數據符號可以有以下幾種形式(但不局限于以下幾種個形式):
第一種:001 101 10 01
第二種:00 110 110 01
第三種:00 110 11 001
在上述任意一種劃分形式中,所有比特位數為2的數據符號組成第一數據組,采用QPSK調制對第一數據組中的每個數據進行數字調制得到復數數據,所有比特位數為3的數據符號組成第二數據組,采用8QAM調制對第二數據組中的每個數據進行數字調制得到復數數據,將組合數字調制得到的所有復數數據輸入級聯濾波器。以第一種劃分方式為例,其中,第3個和第4個數據符號組成第一數據組,第1個和第2個數據符號組成第二數據組。
在方式二中,為便于對原數據組中的數據進行重組壓縮,可以將原數據組中的數據進行分組實現數據壓縮,具體方法參見方式一中內容,此處不再贅述。
本實施例S403中,采用第一數字調制對S402中確定的第一數據組中的數據符號進行調制得到第一調制數據組,采用第二數字調制對S402中確定的第二數據組中的數據符號進行調制得到第二調制數據組,第一調制數據組和所述第二調制數據組構成對所述原數據組進行調制后得到的調制數據組。調制數據組用于輸入級聯濾波器組,級聯濾波器組輸出調制數據組時的數據符號采樣率與調制數據組輸入級聯濾波器組時的數據符號采樣率的比值,等于級聯濾波器組對應的上采樣總倍數。
若采用不同的組合數字調制模式,可能導致系統的誤碼率性能存在差異,因此本實施例中可以根據系統的誤碼率性能選擇適當的組合數字調制模式。
下面以圖2所示的現有技術和圖3所示的本實施例提供技術方案,對本實施例提供的一種數字調制方法進行仿真分析。
仿真所涉及參數如下,
矩陣實驗室(matrix laboratory,Matlab)仿真參數:
碼長:600bits
信道:加性高斯白噪聲(Additive White Gaussian Noise,AWGN)
編碼:1/2碼率卷積編碼
調制:現有技術采用QPSK調制,本實施例中采用QPSK+16QAM組合調制
解調:硬判決
仿真次數:10000
其中,碼長是指數據編碼前的二進制長度,輸入數據先編碼、再調制,然后過上采樣、濾波器組。假設仿真采用19組,每組31個數據符號,進過本實施例中的組合數字調制模式后每組30個數據符號,每組最后一位數據符號被壓縮去除,新形成的高階數字調制(第二數字調制)對應的數據符號為第15個數據符號。
仿真結果:
圖5所示為分別采用現有技術和本實施例提供的方法產生的系統誤碼率性能對比示意圖,現有技術中采用單一QPSK調制方式、每級濾波器后數據截短、最后濾波輸出數據不加過渡時間窗的方法,本實施例提供的方法采用組合數字調制模式。
圖6所示為分別采用現有技術和本實施例提供的方法產生的系統誤碼率性能對比示意圖,現有技術中采用單一QPSK調制方式、每級濾波器后不進行數據截短、最后濾波輸出數據不加過渡時間窗的方法,本實施例提供的方法采用組合數字調制模式。
圖7所示為分別采用現有技術和本實施例提供的方法產生的系統頻譜性能對比示意圖,現有技術中采用單一QPSK調制方式、每級濾波器后不進行數據截短、最后濾波輸出數據不加過渡時間窗的方法,本實施例提供的方法采用組合數字調制模式。
圖8所示為采用本實施例提供的方法產生的相同單位頻譜性能示意圖,本實施例提供的方法采用組合數字調制模式。
仿真結果分析:圖5至圖8所示的仿真結果表明,本實施例提出的組合數字調制方法,在數據輸入含有上采樣的級聯濾波器之前將數據壓縮至所需的數據個數,避免在含有上采樣的級聯濾波器濾波處理數據過程中,采用現有技術中的數據截短、加過渡時間窗對數據進行處理,克服了采用現有技術導致的誤碼率與頻譜性能兩者無法兼顧問題。本實施例中沒有采用數據截短方法進而避免了頻譜泄漏,使級聯濾波器組輸出的數據頻譜不受損傷,完整地保護了系統的頻譜性能。系統的誤碼率性能對比曲線顯示,采用本實施例提出的組合數字調制方法,與采用現有技術中單一數字調制、每級濾波器輸出數據不截短、不加過渡時間窗的方法相比,在誤碼率性能方面存在很小的差異,誤碼率性能相差0.65dB;采用本實施例提出的組合數字調制方法,與采用現有技術中單一數字調制、每級濾波器輸出數據截短、不加過渡時間窗的方法相比,在誤碼率性能方面存在很小的差異,誤碼率性能相差0.45dB。
需要說明的是,本發明實施例采用的組合數字調制模式中可以包括兩種或兩種以上的數字調制,例如采用QPSK+8QAM+16QAM的組合數字調制模式或QPSK+64QAM的組合數字調制模式,能夠實現對待輸入級聯濾波器的數據進行壓縮的目的即可。
本實施例中采用組合數字調制模式對原數據組進行數字調制,進而實現將待輸入級聯濾波器的原數據組中的數據個數壓縮至所需的數據個數,使得級聯濾波器組輸出數據時的數據符號采樣率與數據輸入級聯濾波器組時的數據符號采樣率的比值,等于級聯濾波器組對應的上采樣總倍數。相對于現有技術中對待輸入含有上采樣模塊的級聯濾波器組的原數據組采用單一的數字調制模式,本實施例提出的組合數字調制方法,在數據輸入含有上采樣的級聯濾波器之前將數據壓縮至所需的數據個數,避免在含有上采樣的級聯濾波器濾波處理數據過程中,采用現有技術中的數據截短、加過渡時間窗對數據進行處理,克服了采用現有技術導致的誤碼率與頻譜性能兩者無法兼顧問題。
實施例二
基于以上實施例,本發明還提供了一種數字調制裝置,用于對待輸入含有上采樣模塊的級聯濾波器組的原數據組進行組合數字調制。該數字調制裝置可以采用圖4對應的實施例提供的方法,參閱圖9所示,該數字調制裝置900包括:壓縮數據確定單元901、數據組劃分單元902和數字調制單元903。
壓縮數據確定單元901,用于確定原數據組的待壓縮數據個數;
數據組劃分單元902,用于將原數據組中的數據劃分為第一數據組和第二數據組;第一數據組中每個數據符號的比特位數等于第一數字調制的階數對應的數據符號的比特位數,第二數據組中每個數據符號的比特位數等于第二數字調制的階數對應的數據符號的比特位數,第一數字調制的階數低于第二數字調制的階數,第一數據組包括的數據符號個數和第二數據組包括的數據符號個數之和,等于將原數據組中的數據按照第一數字調制的階數劃分得到的數據符號個數與壓縮數據確定單元901確定的原數據組的待壓縮數據個數之差;
數字調制單元903,用于采用第一數字調制對數據組劃分單元902劃分得到的第一數據組中的數據符號進行調制得到第一調制數據組,采用第二數字調制對數據組劃分單元902劃分得到的第二數據組中的數據符號進行調制得到第二調制數據組,第一調制數據組和第二調制數據組構成對原數據組進行調制后得到的調制數據組;級聯濾波器組輸出調制數據組時的數據符號采樣率與調制數據組輸入級聯濾波器組時的數據符號采樣率的比值,等于級聯濾波器組對應的上采樣總倍數。
可選的,壓縮數據確定單元901具體用于:
根據級聯濾波器組中濾波器個數、每級濾波器的系數個數以及每級濾波器對應的上采樣倍數,確定原數據組的待壓縮數據個數。
可選的,數據組劃分單元902具體用于:
將原數據組中的數據按照第一數字調制的階數劃分得到M個數據符號;
在M個數據符號中選擇Q個數據符號;
根據第二數字調制的階數和壓縮數據確定單元901確定的原數據組的待壓縮數據個數,將Q個數據符號重組得到P個數據符號;
其中,P個數據符號構成第二數據組,M個數據符號中除選擇的Q個數據符號之外的其他N個數據符號構成第一數據組,M、Q、N和P均為正整數,且滿足:
M-(N+P)=原數據組的待壓縮數據個數。
可選的,數據組劃分單元902在將Q個數據符號重組得到P個數據符號時,具體用于:
將Q個數據符號中預設位置上的數據符號重組至Q個數據符號中除預設位置之外的其他位置上的數據符號中,并刪除預設位置上的數據符號得到P個數據符號。
需要說明的是,本發明實施例中對單元的劃分是示意性的,僅僅為一種邏輯功能劃分,實際實現時可以有另外的劃分方式。另外,在本申請各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中,也可以是各個單元單獨物理存在,也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現,也可以采用軟件功能單元的形式實現。
所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時,可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基于這樣的理解,本申請的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟件產品的形式體現出來,該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中,包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機,服務器,或者網絡設備等)或處理器(processor)執行本申請各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括:U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM,Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。
基于以上實施例,本發明還提供了一種數字調制裝置,用于對待輸入含有上采樣模塊的級聯濾波器組的原數據組進行組合數字調制。該數字調制裝置可采用圖4對應的實施例提供的方法,可以是與圖9所示的數字調制裝置相同的裝置。參閱圖10所示,該數字調制裝置1000包括:處理器1001、收發機1002、總線1003以及存儲器1004,其中:
處理器1001、收發機1002以及存儲器1004通過總線1003相互連接;總線1003可以是外設部件互連標準(peripheral component interconnect,簡稱PCI)總線或擴展工業標準結構(extended industry standard architecture,簡稱EISA)總線等。總線可以分為地址總線、數據總線、控制總線等。為便于表示,圖10中僅用一條粗線表示,但并不表示僅有一根總線或一種類型的總線。
處理器1001用于:
確定原數據組的待壓縮數據個數;
將原數據組中的數據劃分為第一數據組和第二數據組;第一數據組中每個數據符號的比特位數等于第一數字調制的階數對應的數據符號的比特位數,第二數據組中每個數據符號的比特位數等于第二數字調制的階數對應的數據符號的比特位數,第一數字調制的階數低于第二數字調制的階數,第一數據組包括的數據符號個數和第二數據組包括的數據符號個數之和,等于將原數據組中的數據按照第一數字調制的階數劃分得到的數據符號個數與原數據組的待壓縮數據個數之差;
采用第一數字調制對第一數據組中的數據符號進行調制得到第一調制數據組,采用第二數字調制對第二數據組中的數據符號進行調制得到第二調制數據組,第一調制數據組和第二調制數據組構成對原數據組進行調制后得到的調制數據組;級聯濾波器組輸出調制數據組時的數據符號采樣率與調制數據組輸入級聯濾波器組時的數據符號采樣率的比值,等于級聯濾波器組對應的上采樣總倍數。
可選的,處理器1001在確定原數據組的待壓縮數據個數時,具體用于:
根據級聯濾波器組中濾波器個數、每級濾波器的系數個數以及每級濾波器對應的上采樣倍數,確定原數據組的待壓縮數據個數。
可選的,處理器1001在將原數據組中的數據劃分為第一數據組和第二數據組時,具體用于:
將原數據組中的數據按照第一數字調制的階數劃分得到M個數據符號;
在M個數據符號中選擇Q個數據符號;
根據第二數字調制的階數和原數據組的待壓縮數據個數,將Q個數據符號重組得到P個數據符號;
其中,P個數據符號構成第二數據組,M個數據符號中除選擇的Q個數據符號之外的其他N個數據符號構成第一數據組,M、Q、N和P均為正整數,且滿足:
M-(N+P)=原數據組的待壓縮數據個數。
可選的,處理器1001在將Q個數據符號重組得到P個數據符號時,具體用于:
將Q個數據符號中預設位置上的數據符號重組至Q個數據符號中除預設位置之外的其他位置上的數據符號中,并刪除預設位置上的數據符號得到P個數據符號。
收發機1002用于將待輸入含有上采樣模塊的級聯濾波器組的原數據組發送至處理器1001,以及用于將處理器1001處理得到的調制數據組輸入級聯濾波器組中。
存儲器1004,用于存放程序等。具體地,程序可以包括程序代碼,該程序代碼包括計算機操作指令。存儲器1004可能包含隨機存取存儲器(random access memory,RAM),也可能還包括非易失性存儲器(non-volatile memory),例如至少一個磁盤存儲器。處理器1001執行存儲器1004所存放的應用程序,實現如上數字調制方法。
本實施例提供的一種數組調制裝置中,通過采用組合數字調制模式對原數據組進行數字調制,實現將待輸入級聯濾波器的原數據組中的數據個數壓縮至所需的數據個數,使得級聯濾波器組輸出數據時的數據符號采樣率與數據輸入級聯濾波器組時的數據符號采樣率的比值,等于級聯濾波器組對應的上采樣總倍數。相對于現有技術中對待輸入含有上采樣模塊的級聯濾波器組的原數據組采用單一的數字調制模式,本實施例提出的組合數字調制方法,在數據輸入含有上采樣的級聯濾波器之前將數據壓縮至所需的數據個數,避免在含有上采樣的級聯濾波器濾波處理數據過程中,采用現有技術中的數據截短、加過渡時間窗對數據進行處理,克服了采用現有技術導致的誤碼率與頻譜性能兩者無法兼顧問題。
本領域內的技術人員應明白,本發明的實施例可提供為方法、系統、或計算機程序產品。因此,本發明可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且,本發明可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的計算機程序產品的形式。
本發明是參照根據本發明實施例的方法、設備(系統)、和計算機程序產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由計算機程序指令實現流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合。可提供這些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數據處理設備的處理器以產生一個機器,使得通過計算機或其他可編程數據處理設備的處理器執行的指令產生用于實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。
這些計算機程序指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數據處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中,使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的制造品,該指令裝置實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。
這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數據處理設備上,使得在計算機或其他可編程設備上執行一系列操作步驟以產生計算機實現的處理,從而在計算機或其他可編程設備上執行的指令提供用于實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。
盡管已描述了本發明的優選實施例,但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念,則可對這些實施例做出另外的變更和修改。所以,所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明范圍的所有變更和修改。
顯然,本領域的技術人員可以對本發明實施例進行各種改動和變型而不脫離本發明實施例的精神和范圍。這樣,倘若本發明實施例的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內,則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。