一种三维正交频分复用数据调制方法及数据解调方法技术

本发明专利技术涉及光纤通信领域，公开了一种三维正交频分复用数据调制方法及数据解调方法，以解决现有技术中不能在保证不影响系统其它性能的情况下，降低信号PAPR的技术问题。该方法的具体过程是对待发送的比特序列进行三维数据星座点映射，获得基于三维映射的正交频分复用OFDM符号；将得到的三维OFDM符号经过三维傅里叶逆变换(3D-IDFT)之后的复数时域信号的实部和虚部分别通过三维的CAP正交滤波器，最终进行三路叠加，并结合成最终的发送时域数据；通过3D-CAP-OFDM系统的时域信号获取待传输数据并发送待传输数据，达到了在不影响通讯系统其它性能的情况下，有效降低信号PAPR的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种三维正交频分复用数据调制方法及数据解调方法
本专利技术涉及光纤通信领域，尤其涉及一种三维正交频分复用数据调制方法和数据解调方法。
技术介绍
OFDM(正交频分复用：OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)技术，是一种频谱利用率很高的技术，在未来的高速长距通信系统中有很大的潜在价值，但是PAPR(峰均功率比:PeaktoAveragePowerRatio)过高一直是一个很严重的缺陷，较高的PAPR对系统的放大器、光纤的传输距离等都提出了很高的要求。关于降低PAPR的方法有很多种，比如基于削波的传输系统、基于部分传输序列的传输系统、基于载波干涉的传输系统等等。但在这些降低PAPR以实现较高非线性容忍度的传输实验中，存在的缺陷有很多，关于削波的传输系统中，为了降低峰值功率，一般会将有用信号中的高功率点削掉，这使得有用信息丢失；而在部分选择序列的传输系统中，由于在接收端需要接收到部分传输序列算法产生的相位因子，往往会在发送端产生一定的开销，也就是边带信息，即使在基于盲估计的部分传输序列系统中，也会在接收端需要较为复杂的相位因子盲估计算法；而基于载波干涉的系统，在得到较低的峰均功率比的情况下，误码率性能得不到提升。由此可见，现有技术中存在着不能在保证不影响系统其它性能的情况下，降低PAPR的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种数据传输方法、数据接收方法，以解决现有技术中不能在保证不影响系统其它性能的情况下，同时降低PAPR的技术问题。第一方面，本专利技术实施例提供三维正交频分复用数据调制方法，包括：对多路比特序列进行三维数据星座点映射，获得基于三维映射的正交频分复用OFDM符号；对所述OFDM符号进行三维傅里叶逆变换，得到三维OFDM系统的时域信号，所述三维OFDM系统的时域信号是复数形式；将所述三维OFDM系统的时域信号分解为实部和虚部，通过三维无载波幅度相位CAP正交滤波器分别进行实部和虚部的时域叠加；将经过叠加后的实部和虚部组合为复数信号，得到发送的三维-无载波幅度相位-正交频分复用3D-CAP-OFDM时域信号；通过所述3D-CAP-OFDM时域信号获取传输数据并发送所述传输数据。可选的，所述对所述OFDM符号进行三维傅里叶逆变换，具体包括：对所述OFDM符号沿着矩阵的行和列两个方向分别进行一次二维傅里叶逆变换，实现所述三维傅里叶逆变换。可选的，所述通过所述3D-CAP-OFDM时域信号获取待传输数据，具体包括：将所述3D-CAP-OFDM时域信号通过加入同步训练序列、信道估计训练序列以及循环前缀，以获得待发送的时域信号，所述待发送的时域信号为复数形式；将所述待发送的时域信号分解为实部和虚部，利用所述三维CAP正交滤波器分别对实部和虚部的三个分量进行调制，调制后的信号即为所述待传输数据。第二方面，本专利技术实施例提供一种三维正交频分复用数据解调方法，包括：通过平衡探测器接收传输数据，所述传输数据具体为：对三维正交频分复用OFDM系统的时域信号进行三维无载波幅度相位CAP调制之后获取的数据；通过所述传输数据获得基带信号；对所述基带信号进行处理，获得基于三维映射的OFDM符号；对所述基于三维映射的OFDM符号进行三维逆向映射，以获得所述传输数据的比特序列。可选的，所述对所述基带信号进行处理，获得基于三维映射的OFDM符号，具体包括：将所述基带信号经过频偏估计和相位噪声估计，以得到经过纠正的数据；将所述经过纠正的数据进行解CAP操作，具体过程是通过求出CAP三维正交滤波器的逆响应来获得三个维度的实部和虚部分量，并得到三维正交频分复用时域信号；将所述经过解CAP操作之后的数据进行三维的OFDM解调，进而获得所述基于三维映射的OFDM符号。本专利技术有益效果如下：在本专利技术实施例中，提供了一种有别于传统OFDM系统的数据调制方法，包括：对多路比特序列进行三维数据星座点映射，获得基于三维映射的正交频分复用OFDM符号；对OFDM符号进行三维傅里叶逆变换，得到三维OFDM系统的时域信号，三维OFDM系统的时域信号是复数形式；将三维OFDM系统的时域信号分解为实部和虚部，通过三维无载波幅度相位CAP正交滤波器分别进行实部和虚部的时域叠加；将经过叠加后的实部和虚部组合为复数信号，得到发送的三维-无载波幅度相位-正交频分复用3D-CAP-OFDM时域信号；通过3D-CAP-OFDM时域信号获取传输数据并发送传输数据。由于三维数据映射中，三维的星座点分布在两个球体的内切正方体的16个顶点上，呈对称分布，故而在功率归一化的前提下，三维星座点的最小欧式距离比二维的要高8.7％，同时在概率为10-3时，得到的PAPR比二维的要低7dB，从而达到了降低PAPR的技术效果；由于在系统中，使用了三维CAP滤波器来实现三个维度的传输，因此，相比于传统OFDM系统，时间效率并没有降低，故而达到了在不影响时间效率的同时，降低PAPR的技术效果；进一步的，由于三维映射的星座点结构可以得到比普通二位星座点映射低得多的峰均功率比和更大的最小欧氏距离，故而三维CAP系统能够同时提升误码率性能和非线性效应的容忍度，和传统的二维系统相比较，三维CAP系统在非线性容忍度方面提升了大概3dB，而误码率性能则提升了约3.3dB；并且，该方案在发送端和接收端的数字信号处理比较简单，不需要额外的开销。附图说明图1为本专利技术实施例中三维正交频分复用数据调制方法的流程图；图2a为本专利技术实施例数据传输方法中三维星座点示意图；图2b为现有技术中二维星座点的示意图；图3为本专利技术实施例三维正交频分复用数据调制方法中通过三维CAP-OFDM系统的时域信号获取待传输数据并发送待传输数据的流程图；图4为本专利技术实施例第二方面的三维正交频分复用数据解调方法的流程图；图5为本专利技术实施例中基于三维CAP的相干通信系统和二维的相干通信系统的非线性容忍度的比较示意图；图6为本专利技术实施例中基于三维CAP的相干通信系统和二维的相干通信系统的误码率性能的比较示意图；图7表示了三维映射和二维映射在峰均功率比PAPR方面的比较示意图。具体实施方式本专利技术提供一种数据传输方法、数据接收方法，以解决现有技术中不能在保证不影响系统其它性能的情况下，同时降低PAPR的技术问题。本申请实施例中的技术方案为解决上述的技术问题，总体思路如下：提供了一种有别于传统OFDM系统的数据调制方法，包括：对多路比特序列进行三维数据星座点映射，获得基于三维映射的正交频分复用OFDM符号；对OFDM符号进行三维傅里叶逆变换，得到三维OFDM系统的时域信号，三维OFDM系统的时域信号是复数形式；将三维OFDM系统的时域信号分解为实部和虚部，通过三维无载波幅度相位CAP正交滤波器分别进行实部和虚部的时域叠加；将经过叠加后的实部和虚部组合为复数信号，得到发送的三维-无载波幅度相位-正交频分复用3D-CAP-OFDM时域信号；通过3D-CAP-OFDM时域信号获取传输数据并发送传输数据。由于三维数据映射中，三维的星座点分布在两个球体的内切正方体的16个顶点上，呈对称分布，故而在功率归一化的前提下，三维星座点的最小欧式距离比二维的要高8.7％，同时在概率为10-3时，得到的PAPR比二维的要低7dB，从而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维正交频分复用数据调制方法，其特征在于，包括：对多路比特序列进行三维数据星座点映射，获得基于三维映射的正交频分复用OFDM符号；对所述OFDM符号进行三维傅里叶逆变换，得到三维OFDM系统的时域信号，所述三维OFDM系统的时域信号是复数形式；将所述三维OFDM系统的时域信号分解为实部和虚部，通过三维无载波幅度相位CAP正交滤波器分别进行实部和虚部的时域叠加；将经过叠加后的实部和虚部组合为复数信号，得到发送的三维‑无载波幅度相位‑正交频分复用3D‑CAP‑OFDM时域信号；通过所述3D‑CAP‑OFDM时域信号获取传输数据并发送所述传输数据。

【技术特征摘要】
1.一种三维正交频分复用数据调制方法，其特征在于，包括：对多路比特序列进行三维数据星座点映射，获得基于三维映射的正交频分复用OFDM符号；对所述OFDM符号进行三维傅里叶逆变换，得到三维OFDM系统的时域信号，所述三维OFDM系统的时域信号是复数形式；将所述三维OFDM系统的时域信号分解为实部和虚部，通过三维无载波幅度相位CAP正交滤波器分别进行实部和虚部的时域叠加；将经过叠加后的实部和虚部组合为复数信号，得到发送的三维-无载波幅度相位-正交频分复用3D-CAP-OFDM...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓磊，王小龙，唐明，付松年，沈平，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42