基于幅度预编码的3倍频8QAM矢量毫米波信号产生方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于幅度预编码的3倍频8QAM矢量毫米波信号产生方法及装置，属于通讯技术领域。本发明专利技术通过调整发送端幅度预编码的幅度值来实现的，能够保证发送端幅度预编码后信号的星座分布以及接收端光电探测后信号的星座分布都是8QAM分布，并且对光电探测后的信号的实部取反得到的信号与发送端幅度预编码前的信号具有相同的星座分布。基于上述幅度预编码的3倍频8QAM矢量毫米波信号产生装置，可以实现良好性能的矢量毫米波信号的生成，并具有结构简单、执行简易、成本高效、系统性能良好等优点。将其应用于光载无线通信系统中可以简化光载无线通信系统的架构，降低光载无线通信系统成本。

Generation Method and Device of 3x 8QAM Vector Millimeter Wave Signal Based on Amplitude Precoding

The invention relates to a method and device for generating 3-fold 8QAM vector millimeter wave signal based on amplitude precoding, belonging to the field of communication technology. By adjusting the amplitude value of the amplitude precoding at the transmitter, the invention can ensure that the constellation distribution of the signal after the amplitude precoding at the transmitter and the signal after the photoelectric detection at the receiver are all 8QAM distribution, and the signal retrieved from the real part of the signal after the photoelectric detection has the same constellation distribution as the signal before the amplitude precoding at the transmitter. Based on the above-mentioned amplitude precoding 3-fold 8QAM vector millimeter-wave signal generator, the vector millimeter-wave signal generator with good performance can be realized, and it has the advantages of simple structure, simple implementation, high cost and good system performance. Its application in optical wireless communication system can simplify the structure of optical wireless communication system and reduce the cost of optical wireless communication system.

【技术实现步骤摘要】
基于幅度预编码的3倍频8QAM矢量毫米波信号产生方法及装置
本专利技术属于通讯
，涉及基于幅度预编码的3倍频8QAM矢量毫米波信号产生方法及装置。
技术介绍
QAM是QuadratureAmplitudeModulation的缩写，中文译名为“正交振幅调制”，移动通信在过去的30年迅速地发展，并且极大地改变了人们的工作、交流和生活方式。为了支持移动通信的快速发展，需要大量的频谱资源。传统的低频段频谱不能满足需。毫米波频段拥有巨大的带宽，可以提供大容量服务。但由于毫米波信号的高路径损耗，毫米波在自由空间中具有短的传输距离，这严重限制了毫米波信号在无线通信中的应用。为了解决这个问题，研究人员提出了基于毫米波射频拉远的光载无线(Radio-over-Fiber，缩写为RoF)技术。低成本，高稳定性的毫米波技术是RoF与毫米波通信相结合的关键技术之一。外调制是最普遍的毫米波信号产生方案，它利用由低频射频信号驱动的外调制器产生的两个子载波进行拍频，可以提供具有稳定频率的毫米波载波。外调制可以与矢量调制以及数字信号处理技术相结合，不仅可以提高系统的频谱效率，还可以提高接收机的灵敏度。此外，外部调制还可以与光倍频技术相结合，通过低射频信号实现高频毫米波信号的产生。通过选择不同的两个子载波，我们可以得到不同的倍频数。然而，为了获得电QPSK/QAM矢量毫米波信号，在驱动外调制器之前，需要对射频矢量信号进行相位和/或幅度预编码。为了确保接收机处光电探测之后的信号是QPSK/QAM星座分布，在发射机处需要相位预编码和/或幅度预编码。传统的相位预编码基于相位压缩以解决接收器的相位模糊。预编码后星座点之间的欧式距离非常小，这降低了系统中信号传输的性能。针对这一问题，研究人员提出了一种无相位预编码的矢量毫米波信号产生方案【L.Zhao,L.Xiong,M.Liao,S.LiuandX.Yu,“QPSKVectorMillimeter-WaveSignalGenerationBasedonOddTimesofFrequencyWithoutPrecoding,”IEEEPhotonicsJournal,vol.10,no.6,Dec.2018,Art.no.5502109】，然而，该方案只实现了QPSK信号在系统中的传输。高阶QAM，例如8QAM或16QAM，具有更高的频谱效率，并且可以在未来的高速光通信中采用。对于QPSK调制，数据加载在相位上，因此在发送端不需要幅度预编码。对于高阶QAM，数据在幅度和相位上加载。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于幅度预编码的3倍频8QAM矢量毫米波信号产生方法及装置。针对基于倍频产生的矢量毫米波信号的幅度和相位分布特点，提出一种8QAM信号的幅度预编码方法，能够应用于基于3倍频的矢量毫米波信号中，使得信号在发送端幅度预编码后的星座为8QAM星座分布，在接收端光电探测后的星座也是8QAM星座分布，以实现高性能的矢量毫米波信号的产生。本专利技术还提供一种基于该预编码方法的矢量毫米波信号生成装置，具有结构简单、执行简易、成本高效、系统性能良好等优点。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于幅度预编码的3倍频8QAM矢量毫米波信号产生方法，是通过调整发送端幅度预编码的幅度来实现的，选取合适的射频驱动电压VRF，将8QAM信号中幅度为2的星座点的幅度预编码为A2，使得调制指数x＝πVRFA(t)/Vπ＝14.06，将8QAM信号中幅度为4的星座点的幅度预编码为A1，使得调制指数x＝πVRFA(t)/Vπ＝9.3，其中半波电压Vπ为常数。基于所述方法的基于幅度预编码的3倍频8QAM矢量毫米波信号产生装置，包括：发送端离线数字信号处理模块，用于产生幅度预编码的携带发送数据的射频驱动信号，发送数据采用8QAM矢量调制格式；数模转换器模块，用于执行预编码射频驱动信号的数模转换；电放大器，用于放大预编码射频驱动电信号；单模激光器，用于产生单模连续波长光载波；相位调制器，用于将放大的射频驱动电信号调制到光载波上，得到多个子载波，且相邻子载波的频率间隔等于射频驱动频率；波长选择开关，用于选出两个子载波，对于3倍频信号，选取-2阶子载波和1阶子载波；单端光电二极管，用于将选出的两个子载波执行外差拍频，生成载波频率为射频驱动频率3倍的电矢量毫米波信号；模数转换器模块，用于对电矢量毫米波信号进行模数转换；接收端离线数字信号处理模块，用于对模数转换后的矢量毫米波信号的数字信号处理，以得到具有8QAM星座的信号；离线数字信号处理模块的功能包括实部取反、下变频、多模算法均衡和载波恢复。进一步，所述发送端离线数字信号处理模块对携带8QAM发送数据的射频驱动信号进行幅度预编码，选取合适的射频驱动电压VRF，将8QAM信号中幅度为2的星座点的幅度预编码为A2，使得调制指数x＝πVRFA2/Vπ＝14.06，将8QAM信号中幅度为4的星座点的幅度预编码为A1，使得调制指数x＝πVRFA1/Vπ＝9.3，其中半波电压Vπ为常数；然后将射频驱动信号进行数模转换和功率放大；单模激光器产生的连续波长光载波注入到相位调制器中，同时放大后的射频驱动电信号驱动相位调制器，输出一系列的子载波，相邻子载波频率间隔等于射频驱动频率；使用波长选择开关选取-2阶子载波和1阶子载波，两个子载波频率间隔为射频驱动频率的3倍；选出的两个子载波经由单端光电二极管执行外差拍频，从而生成载波频率为射频驱动频率3倍的电矢量毫米波信号；然后将电矢量毫米波信号进行模数转换，并经离线数字信号处理模块进行信号处理，以恢复出原始的发送数据。本专利技术的有益效果在于：本专利技术针对基于3倍频产生的8QAM矢量毫米波信号的幅度相位分布特点，提出一种幅度预编码方法，使得信号在发送端幅度预编码后的星座分布为8QAM星座分布，在接收端光电探测后的星座分布也是8QAM星座分布。实现了良好性能的矢量毫米波信号的生成，并具有结构简单、执行简易、成本高效、系统性能良好等优点。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为本专利技术的基于上述幅度预编码的3倍频8QAM矢量毫米波产生装置示意图。图2为本专利技术提出的幅度预编码方案的星座图，(a)为原始的8QAM信号星座图，(b)为发送端预编码后的星座图，(c)接收端光电探测后的星座图，(d)接收端实部取反后的星座图。附图标记：1为发送端离线数字信号处理模块，2为数模转换器模块，3为电放大器，4为单模激光器，5为相位调制器，6为波长选择开关，7为单端光电二极管，8为模数转换器模块，9为接收端离线数字信号处理模块，10为基于上述幅度预编码的3倍频8QAM矢量毫米波产生系统；1’,2’,3’,4’,5’,6’,7’,8’分别为八个星座点。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。本专利技术提供的基于幅度预编码方法的3倍频8QAM矢量毫米波信号产生方法，是通过调整幅度预编码的幅度来实现的，具体如下：对于基于3倍频产生矢量毫米波的情形，接收端经过光电转换后信号的表达式为其中R表示光电探测器的灵敏度，A(t)表示幅度预编码后信号的幅度，VRF表示相位调制器的射频驱动电压，x＝πVRFA(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于幅度预编码的3倍频8QAM矢量毫米波信号产生方法，其特征在于：是通过调整发送端幅度预编码的幅度来实现的，选取合适的射频驱动电压VRF，将8QAM信号中幅度为2的星座点的幅度预编码为A2，使得调制指数x＝πVRFA(t)/Vπ＝14.06，将8QAM信号中幅度为4的星座点的幅度预编码为A1，使得调制指数x＝πVRFA(t)/Vπ＝9.3，其中半波电压Vπ为常数。

【技术特征摘要】
1.基于幅度预编码的3倍频8QAM矢量毫米波信号产生方法，其特征在于：是通过调整发送端幅度预编码的幅度来实现的，选取合适的射频驱动电压VRF，将8QAM信号中幅度为2的星座点的幅度预编码为A2，使得调制指数x＝πVRFA(t)/Vπ＝14.06，将8QAM信号中幅度为4的星座点的幅度预编码为A1，使得调制指数x＝πVRFA(t)/Vπ＝9.3，其中半波电压Vπ为常数。2.基于权利要求1所述方法的基于幅度预编码的3倍频8QAM矢量毫米波信号产生装置，其特征在于：包括：发送端离线数字信号处理模块，用于产生幅度预编码的携带发送数据的射频驱动信号，发送数据采用8QAM矢量调制格式；数模转换器模块，用于执行预编码射频驱动信号的数模转换；电放大器，用于放大预编码射频驱动电信号；单模激光器，用于产生单模连续波长光载波；相位调制器，用于将放大的射频驱动电信号调制到光载波上，得到多个子载波，且相邻子载波的频率间隔等于射频驱动频率；波长选择开关，用于选出两个子载波，对于3倍频信号，选取-2阶子载波和1阶子载波；单端光电二极管，用于将选出的两个子载波执行外差拍频，生成载波频率为射频驱动频率3倍的电矢量毫米波信号；模数转换器模块，用于对电矢量毫米波信号进行模数转换；接收端离...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵伦，冯致郝，张昕芸，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50