一種數(shù)字調(diào)制方法、數(shù)字傳輸裝置及設(shè)備與流程

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)字調(diào)制方法、數(shù)字傳輸裝置及設(shè)備。

背景技術(shù)：

互聯(lián)網(wǎng)的爆炸式發(fā)展激發(fā)了對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬需求的持續(xù)性急劇增長(zhǎng)，光通信骨干網(wǎng)面臨巨大的擴(kuò)容需求。傳統(tǒng)認(rèn)為光纖帶寬是足夠?qū)挼模珜?shí)際由于光纖通信只存在三個(gè)低噪聲的通信窗口，850nm、1310nm和1550nm。通信窗口的帶寬是相對(duì)固定不變的，而且光放大器也面臨著自身帶寬的約束。所以，光纖通信帶寬不足的問(wèn)題也逐步暴露出來(lái)。

由于過(guò)去對(duì)于光纖帶寬的利用相對(duì)粗放，光纖擴(kuò)容的解決方案就相對(duì)集中在如何在現(xiàn)有帶寬下提升頻譜效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了一種數(shù)字調(diào)制方法、數(shù)字傳輸裝置及設(shè)備，具有提高頻譜效率的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明提出了一種數(shù)字調(diào)制方法，包括：

對(duì)各子信道中的信源數(shù)據(jù)進(jìn)行符號(hào)映射獲取四相相移鍵控qpsk符號(hào)；

將所述qpsk符號(hào)分組進(jìn)行傅里葉變換dft處理，獲取頻域信號(hào)；

對(duì)各子信道的頻域信號(hào)進(jìn)行低通濾波、頻率復(fù)用處理；

將頻率復(fù)用后的頻域信號(hào)進(jìn)行逆傅里葉變換獲取ofdm符號(hào)，并將所述ofdm符號(hào)添加循環(huán)前綴cp后發(fā)送。

可選的，所述將所述qpsk符號(hào)分組進(jìn)行傅里葉變換處理，具體包括：

以m為長(zhǎng)度，對(duì)所述qpsk符號(hào)進(jìn)行分組；

分別對(duì)每一組進(jìn)行m點(diǎn)的dft變換。

可選的，所述對(duì)各子信道的頻域信號(hào)進(jìn)行頻率復(fù)用處理，包括：

分別對(duì)每個(gè)子信道的所述頻域信號(hào)進(jìn)行分組，每組n個(gè)頻域信號(hào)，對(duì)各組頻率信號(hào)進(jìn)行排列。

可選的，所述將頻率復(fù)用后的頻域信號(hào)進(jìn)行逆傅里葉變換，具體包括：

將各組頻率信號(hào)整合后進(jìn)行l(wèi)點(diǎn)的idft變換；

其中，l大于n。

可選的，還包括：

將所述ofdm符號(hào)串并轉(zhuǎn)換后去除循環(huán)前綴cp，獲取ofdm符號(hào)；

對(duì)所述ofdm符號(hào)進(jìn)行l(wèi)點(diǎn)傅里葉變換，獲取頻域信號(hào)；

將所述頻域信號(hào)解復(fù)用后，分別對(duì)每個(gè)子信道進(jìn)行m點(diǎn)的idft變換，獲取qpsk符號(hào)；

將所述qpsk符號(hào)轉(zhuǎn)換為qdb符號(hào)后進(jìn)行均衡、符號(hào)解映射，獲取信宿比特?cái)?shù)據(jù)。

可選的，所述將所述qpsk符號(hào)轉(zhuǎn)換為qdb符號(hào)，具體包括：

對(duì)所述qpsk符號(hào)進(jìn)行qdb成形濾波處理，獲取qdb符號(hào)。

可選的，在所述將所述頻域信號(hào)解復(fù)用之前，還包括：

對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻偏恢復(fù)和色散補(bǔ)償。

可選的，在將所述qpsk符號(hào)轉(zhuǎn)換為qdb符號(hào)之前，還包括：

采用多模盲均衡算法和相位恢復(fù)算法，對(duì)信道進(jìn)行碼間干擾、模式色散和相位噪聲補(bǔ)償。

本發(fā)明還提出了一種數(shù)字傳輸裝置，其特征在于，包括：數(shù)字調(diào)制模塊和數(shù)字接收處理模塊；

所述數(shù)字調(diào)制模塊，用于分別對(duì)每個(gè)子信道中的信源數(shù)據(jù)進(jìn)行符號(hào)映射獲取四相相移鍵控qpsk符號(hào)；將所述qpsk符號(hào)分組進(jìn)行傅里葉變換dft處理，獲取頻域信號(hào)；分別對(duì)每個(gè)子信道的頻域信號(hào)進(jìn)行低通濾波、頻率復(fù)用處理；將頻率復(fù)用后的頻域信號(hào)分組進(jìn)行逆傅里葉變換獲取ofdm符號(hào)，并將所述ofdm符號(hào)添加循環(huán)前綴cp后發(fā)送；

所述數(shù)字接收處理模塊，用于將所述ofdm符號(hào)串并轉(zhuǎn)換后去除循環(huán)前綴cp，獲取ofdm符號(hào)；對(duì)所述ofdm符號(hào)進(jìn)行l(wèi)點(diǎn)傅里葉變換，獲取頻域信號(hào)；將所述頻域信號(hào)解復(fù)用后，分別對(duì)每個(gè)子信道進(jìn)行m點(diǎn)的idft變換，獲取qpsk符號(hào)；將所述qpsk符號(hào)轉(zhuǎn)換為qdb符號(hào)后采用mlse進(jìn)行均衡處理，對(duì)頻域均衡處理后的符號(hào)進(jìn)行解映射，獲取信宿比特?cái)?shù)據(jù)。

本發(fā)明還提出了一種數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，其特征在于，包括：發(fā)射機(jī)、相干接收機(jī)和權(quán)利要求9所述的數(shù)字傳輸裝置；

所述發(fā)射機(jī)和所述相干接收機(jī)均與所述數(shù)字傳輸裝置連接；

所述發(fā)射機(jī)，用于發(fā)射所述數(shù)字傳輸裝置發(fā)送的ofdm符號(hào)，并將所述ofdm符號(hào)調(diào)制到光信號(hào)后發(fā)送至所述相干接收機(jī)；

所述相干接收機(jī)，用于接收所述光信號(hào)，并將所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后發(fā)送至所述數(shù)字傳輸裝置。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提出的數(shù)字調(diào)制方法，通過(guò)對(duì)dft之后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行低通濾波處理，以使調(diào)制信號(hào)帶寬變得更窄，降低多個(gè)子帶復(fù)用之后帶來(lái)的子信道間串?dāng)_損傷，提高頻譜效率。

附圖說(shuō)明

通過(guò)參考附圖會(huì)更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明進(jìn)行任何限制，在附圖中：

圖1示出了本發(fā)明一實(shí)施例提出的數(shù)字調(diào)制方法的流程示意圖；

圖2示出了本發(fā)明另一實(shí)施例提出的數(shù)字調(diào)制方法的流程示意圖；

圖3示出了本發(fā)明另一實(shí)施例提出的數(shù)字調(diào)制方法的數(shù)字調(diào)節(jié)的流程示意圖；

圖4示出了本發(fā)明另一實(shí)施例提出的數(shù)字調(diào)制方法的數(shù)字接收處理的流程示意圖；

圖5示出了本發(fā)明一實(shí)施例提出的數(shù)字傳輸裝置的流程示意圖；

圖6示出了本發(fā)明一實(shí)施例提出的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提出的數(shù)字調(diào)制方法的流程示意圖，參照?qǐng)D1，該數(shù)字調(diào)制方法，包括：

101、對(duì)各子信道中的信源數(shù)據(jù)進(jìn)行符號(hào)映射獲取四相相移鍵控qpsk符號(hào)；

需要說(shuō)明的是，每個(gè)子信道中的串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)首先進(jìn)入信號(hào)映射單元，由信號(hào)映射單元將每個(gè)子信道的二進(jìn)制比特?cái)?shù)據(jù)并行化，并映射為qpsk信號(hào)；

102、將所述qpsk符號(hào)分組進(jìn)行傅里葉變換dft處理，獲取頻域信號(hào)；

可理解的是，步驟102的作用即是把信號(hào)轉(zhuǎn)換到頻域。

103、對(duì)各子信道的頻域信號(hào)進(jìn)行低通濾波、頻率復(fù)用處理；

需要說(shuō)明的是，每個(gè)子信道的信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波器，將信號(hào)的帶寬降低到符號(hào)速率以下，形成頻域的超奈奎斯特。

104、將頻率復(fù)用后的頻域信號(hào)進(jìn)行逆傅里葉變換獲取ofdm符號(hào)，并將所述ofdm符號(hào)添加循環(huán)前綴cp后進(jìn)行信號(hào)調(diào)制；

需要說(shuō)明的是，上述各步驟的處理過(guò)程中，各處理單元可以采用數(shù)字信號(hào)處理方式，通過(guò)fpga或dsp等各種邏輯處理器件實(shí)現(xiàn)，也可以采用系統(tǒng)集成化ic設(shè)計(jì)的方式，通過(guò)設(shè)計(jì)硬件電路芯片實(shí)現(xiàn)。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提出的數(shù)字調(diào)制方法，通過(guò)對(duì)dft之后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行低通濾波處理，以使調(diào)制信號(hào)帶寬變得更窄，降低多個(gè)子帶復(fù)用之后帶來(lái)的串?dāng)_損傷，提高了頻譜效率。

下面對(duì)步驟102進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，步驟102具體包括：

以m為長(zhǎng)度，對(duì)所述qpsk符號(hào)進(jìn)行分組；

分別對(duì)每一組進(jìn)行m點(diǎn)的dft變換。

可理解的是，將每個(gè)子信道中映射為qpsk符號(hào)的數(shù)據(jù)流，進(jìn)行分組，每m個(gè)符號(hào)分為一組，然后每個(gè)分組進(jìn)行m點(diǎn)的傅里葉變換操作，將信號(hào)轉(zhuǎn)換到頻域。

下面對(duì)步驟103進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，步驟103中的頻率復(fù)用具體包括：

分別對(duì)每個(gè)子信道的所述頻域信號(hào)進(jìn)行分組，每組n個(gè)頻域信號(hào)，對(duì)各組頻率信號(hào)進(jìn)行排列。

可理解的是，對(duì)各組頻率信號(hào)進(jìn)行排列的過(guò)程包括：將n個(gè)在頻域的信號(hào)緊密排列在一起，形成頻率復(fù)用；

需要說(shuō)明的是，頻率復(fù)用過(guò)程是將多路子帶信號(hào)以濾波之后的帶寬為間隔進(jìn)行復(fù)用，中間沒(méi)有保護(hù)間隔，以現(xiàn)有技術(shù)相比，能進(jìn)一步地提高頻譜效率。

下面對(duì)步驟104進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，步驟104中的ofdm符號(hào)成型具體包括：

將各組頻率信號(hào)整合后進(jìn)行l(wèi)點(diǎn)的idft變換；

其中，l大于n。

可理解的是，idft變換的過(guò)程基于步驟103，其是對(duì)步驟103各組的信號(hào)整合之后，并以l為idft變換長(zhǎng)度對(duì)頻域信號(hào)進(jìn)行逆傅里葉idft變換。

圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例提出的數(shù)字調(diào)制方法的流程示意圖，參照?qǐng)D2，步驟201-204與上述101-104相對(duì)應(yīng)，此處不再進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：

其不同之處在于，在完成數(shù)字調(diào)制后，本實(shí)施例還包括：

205、將所述ofdm符號(hào)串并轉(zhuǎn)換后去除循環(huán)前綴cp，獲取ofdm符號(hào)；

需要說(shuō)明的是，對(duì)ofdm符號(hào)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換處理，以使串行數(shù)據(jù)流分為一個(gè)個(gè)ofdm符號(hào)，并去除cp。

206、對(duì)所述ofdm符號(hào)進(jìn)行l(wèi)點(diǎn)傅里葉變換，獲取頻域信號(hào)；

可理解的是，此處的l點(diǎn)傅里葉變換與上述步驟104中的l點(diǎn)的逆傅里葉idft變換相對(duì)應(yīng)。

207、將所述頻域信號(hào)解復(fù)用后，分別對(duì)每個(gè)子信道進(jìn)行m點(diǎn)的idft變換，獲取qpsk時(shí)域符號(hào)；

可理解的是，解復(fù)用即是把各信道的信息濾出、分開(kāi)；此處的idft變換是將信號(hào)轉(zhuǎn)換到時(shí)域。

208、將所述qpsk時(shí)域符號(hào)轉(zhuǎn)換為qdb符號(hào)后進(jìn)行頻域均衡、符號(hào)解映射，獲取信宿比特?cái)?shù)據(jù)。

需要說(shuō)明的是，將qpsk時(shí)域符號(hào)轉(zhuǎn)換為qdb符號(hào)，以實(shí)現(xiàn)減小碼間干擾長(zhǎng)度，幫助恢復(fù)原始信息；另外，增加qpsk-qdb格式變換，并結(jié)合mlse/map均衡，可以在ofdm和超nyquist調(diào)制的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能，抵抗由于提升頻譜效率引起的信道損傷，以提升傳輸性能。

下面對(duì)步驟208進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，具體包括：

對(duì)所述qpsk符號(hào)進(jìn)行qdb成形濾波處理，獲取qdb符號(hào)。

為了進(jìn)一步提高頻譜效率，在所述將所述頻域信號(hào)解復(fù)用之前，還包括：對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻偏恢復(fù)和色散補(bǔ)償。

需要說(shuō)明的是，色散問(wèn)題在數(shù)字傳輸中會(huì)產(chǎn)生誤碼，從而限制了傳輸比特率，在模擬式傳輸中限制信號(hào)傳輸頻帶寬度。

為了進(jìn)一步提高頻譜效率，在將所述qpsk符號(hào)轉(zhuǎn)換為qdb符號(hào)之前，還包括：采用多模算法和相位恢復(fù)算法，對(duì)信道進(jìn)行碼間干擾、模式色散和相位噪聲補(bǔ)償。

圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例提出的數(shù)字調(diào)制方法的流程示意圖，下面參照?qǐng)D3對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：

以三個(gè)信道為例，符號(hào)速率設(shè)為32g。

301、將三個(gè)信道中的二進(jìn)制值數(shù)據(jù)流映射為qpsk信號(hào)。

302、在發(fā)射端數(shù)字處理中，將三個(gè)子信道的qpsk信號(hào)先進(jìn)行64點(diǎn)的dft變化，將信號(hào)轉(zhuǎn)換到頻域。

303、每個(gè)子信道經(jīng)過(guò)相同的低通濾波器，將每個(gè)子信道信號(hào)的帶寬由32/3ghz降低至9ghz。

304、將三路子信道在頻域緊密排列在一起，實(shí)現(xiàn)復(fù)用。這樣，三個(gè)信道的總帶寬為27ghz。

305、將復(fù)用后的信號(hào)進(jìn)行1024點(diǎn)的idft操作，形成ofdm符號(hào)，過(guò)采樣率為3.6。

306、添加1/8比率的cp，然后由發(fā)射機(jī)將電信號(hào)調(diào)制到光域。

圖4為本發(fā)明另一實(shí)施例提出的數(shù)字調(diào)制方法的數(shù)字接收處理的流程示意圖，由于接收端的處理方式與之相反，故，此處不再進(jìn)行贅述。

圖5為本發(fā)明一實(shí)施例提出的數(shù)字傳輸裝置的流程示意圖，參照?qǐng)D5，該數(shù)字傳輸裝置，包括：數(shù)字調(diào)制模塊501和數(shù)字接收處理模塊502；

所述數(shù)字調(diào)制模塊501，用于分別對(duì)每個(gè)子信道中的信源數(shù)據(jù)進(jìn)行符號(hào)映射獲取四相相移鍵控qpsk符號(hào)；將所述qpsk符號(hào)分組進(jìn)行傅里葉變換dft處理，獲取頻域信號(hào)；分別對(duì)每個(gè)子信道的頻域信號(hào)進(jìn)行低通濾波、頻率復(fù)用處理；將頻率復(fù)用后的頻域信號(hào)進(jìn)行逆傅里葉變換獲取ofdm符號(hào)，并將所述ofdm符號(hào)添加循環(huán)前綴cp后發(fā)送；

所述數(shù)字接收處理模塊502，用于將所述ofdm符號(hào)串并轉(zhuǎn)換后去除循環(huán)前綴cp，獲取ofdm符號(hào)；對(duì)所述ofdm符號(hào)進(jìn)行l(wèi)點(diǎn)傅里葉變換，獲取頻域信號(hào)；將所述頻域信號(hào)解復(fù)用后，分別對(duì)每個(gè)子信道進(jìn)行m點(diǎn)的idft變換，獲取qpsk符號(hào)；將所述qpsk符號(hào)轉(zhuǎn)換為qdb符號(hào)后，采用mlse進(jìn)行均衡處理，對(duì)均衡處理后的符號(hào)進(jìn)行解映射，獲取信宿比特?cái)?shù)據(jù)。

綜上所述，該數(shù)字傳輸裝置的將ftn和dft-spreadofdm相結(jié)合的高效傳輸方案，包括在發(fā)送端對(duì)經(jīng)過(guò)dft變換之后的子帶信號(hào)進(jìn)行低通濾波，再將多路子帶信號(hào)以濾波之后的帶寬為間隔進(jìn)行復(fù)用，并經(jīng)過(guò)idft變換到時(shí)域形成ofdm信號(hào)進(jìn)行發(fā)送，從而提升發(fā)送信號(hào)的頻譜效率；通過(guò)在ftn-dfts-ofdm的接收過(guò)程中增加qpsk-qdb格式變換，并結(jié)合mlse/map均衡，可以在ofdm和超nyquist調(diào)制的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能，抵抗由于提升頻譜效率引起的信道損傷。

圖6為本發(fā)明一實(shí)施例提出的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的流程示意圖，參照?qǐng)D6，該數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備包括：發(fā)射機(jī)601、相干接收機(jī)602和上述數(shù)字傳輸裝置603；

所述發(fā)射機(jī)601和所述相干接收機(jī)602均與所述數(shù)字傳輸裝置603連接；

所述發(fā)射機(jī)601，用于發(fā)射所述數(shù)字傳輸裝置603的發(fā)送端發(fā)送的ofdm符號(hào)，并將所述ofdm符號(hào)調(diào)制到光信號(hào)后發(fā)送至所述相干接收機(jī)602；

所述相干接收機(jī)602，用于接收所述光信號(hào)，并將所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后發(fā)送至所數(shù)字傳輸述裝置603的接收端。

該數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的ftn-dfts-ofdm系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)數(shù)字傳輸裝置的發(fā)送端dft之后的數(shù)字信號(hào)采用低通濾波，可以將調(diào)制信號(hào)帶寬變得更窄，降低多個(gè)子帶復(fù)用之后帶來(lái)的串?dāng)_損傷，提升系統(tǒng)的頻譜效率；在數(shù)字傳輸裝置的接收端對(duì)經(jīng)過(guò)相位恢復(fù)的信號(hào)進(jìn)行qpsk-qdb格式變換，并進(jìn)行基于mlse/map的均衡，來(lái)提升ftn-dfts-ofdm信號(hào)的傳輸性能。

雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。