一种正交振幅调制QAM信号调制和解调方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种正交振幅调制QAM信号调制方法。该调制方法包括：对N1个第一比特进行DM编码，得到N2个第一符号。从N2个第一符号中确定出信号功率为预设信号功率的N4个待调相符号，并基于N3个第二比特对N4个待调相符号进行相位调制，得到N4个第二符号。对N4个第二符号和N2‑N4个第一符号进行BL编码，以得到N5个BL编码输出比特。对N5个BL编码输出比特进行FEC编码，得到N6个FEC冗余比特。基于N6个FEC冗余比特和N5个BL编码输出比特进行QAM映射，得到N2个目标QAM信号。采用本发明专利技术实施例，可降低DM编码的复杂度，提升基于概率整形的QAM信号调制和解调方法的效率和适用性。

A quadrature amplitude modulation QAM signal modulation and demodulation method and device

【技术实现步骤摘要】
一种正交振幅调制QAM信号调制和解调方法及装置
本专利技术涉及通信领域，尤其涉及一种正交振幅调制QAM信号调制和解调方法及装置。
技术介绍
随着移动互联网、物联网的业务需求日益增长，诸如超清视频、虚拟现实(virtualreality，VR)等新兴业务也得到的长足的发展。随着而来的就是人们对传输网络的容量需求变得越来越大，这就使得如何实现更高速率的调制解调技术来提升网络传输容量成为当前研究的热点。现有技术中，随着调制解调技术的发展，人们提出了基于概率整形(probabilisticshaping/shaped，PS)的正交振幅调制(quadratureamplitudemodulation，QAM)系统(以下简称PS-QAM系统)，该调制和解调系统相比于传统的QAM系统而言，其频谱效率得到的提升，并且其传输能力也得到的大幅度的提升。在PS-QAM系统中，概率整形部分主要包括分布匹配(distributionmatching，DM)编码和二值标记(binarylabeling，BL)编码两个步骤。但是，当前的DM编码过程复杂度高，并且，随着输入数据量的增大，其映射深度会急剧增大，这使得现有的PS-QAM系统的调制和解调过程复杂度高，效率低，适用性差。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种QAM信号调制和解调方法及装置，可提升基于概率整形的QAM信号调制和解调方法的效率和适用性。第一方面，本专利技术实施例提供了一种QAM信号调制方法。首先，对N1个第一比特进行分布匹配DM编码，以得到N2个第一符号。这里，所述N2个第一符号对应的信号功率至少包括第一功率和第二功率，此处不作限定。从上述N2个第一符号中确定出信号功率为预设信号功率的N4个待调相符号，并基于N3个第二比特对所述N4个待调相符号进行相位调制，以得到N4个第二符号。这里，所述预设信号功率为所述N2个第一符号对应的部分或者全部的信号功率。也就是说，预设信号功率可以是上述N2个第一符号对应的信号功率的全集，也可为上述N2个第一符号对应的信号功率的子集。对所述N4个第二符号和所述N2个第一符号中除所述N4个待调相符号以外的N2-N4个第一符号进行二值标记BL编码，以得到N5-个BL编码输出比特。然后，对所述N5个BL编码输出比特进行前向纠错(forwarderrorcorrection，FEC)编码，以得到N6个FEC冗余比特。最后，基于所述N6个FEC冗余比特和所述N5个BL编码输出比特进行正交振幅调制QAM映射，以得到N2个目标QAM信号。在本专利技术实施例中，在基于概率整形的QAM信号调制过程中，采用DM编码和易于实现的相位调制相结合的方式代替了直接DM编码方式，使得在调制相同比特数据的情况下，DM编码和相位调制相结合的方式中DM编码过程相比于直接DM编码过程的映射深度更小，复杂度明显降低。进而使得基于概率整形的QAM信号调制方法的复杂度得到减少，使得基于概率整形的QAM信号调制方法效率高、适用性强。在一种可行的实施方式中，可对所述N4个待调相符号中任意一个待调相符号i执行以下相位调制操作：获取所述待调相符号i对应的目标调相比特的比特位数Ti。根据所述待调相符号i在所述N4个待调相符号中的目标位置和所述比特位数Ti从N3个第二比特中确定出所述待调相符号i对应的目标调相比特j。这里，所述目标调相比特j中包括Ti个第二比特。根据所述目标调相比特j从所述待调相符号i对应的目标相位集合中确定出所述待调相符号i对应的目标相位s。根据所述目标相位s对所述待调相符号i进行相位调制，以得到所述待调相符号i对应的第二符号。根据对所述N4个待调相符号中各待调相符号执行所述相位调制操作得到的第二符号确定出所述N4个待调相符号对应的N4个第二符号。在本实施方式中，基于N3个第二比特对N4个待调相比特进行调相，过程简单，易于实现。可在同时调制N1个第一比特和N3个第二比特的前提下，避免直接DM编码造成的高复杂度，可提升基于概率整形的QAM信号调制方法的效率和适用性。在一种可行的实施方式中，在基于N3个第二比特对所述N4个待调相符号进行相位调制之前，可获取待调制的N31个相位调制比特，对所述N31个相位调制比特进行相位比特编码，以得到N3个第二比特。这里，上述N3个第二比特可直接确定出N4个目标调相比特。特别的是，当目标相位集合中包含的目标相位的种类数s不是2的幂次方时，若直接由多个相位调制比特组成目标调相比特，容易出现组成的目标调相比特的个数与目标相位的种类数不匹配的情况。因此，当获取到的待调制比特流(即上述N31个相位调制比特)中无法直接提取出N4个目标调相比特时，可先通过相位比特编码得到N3个第二比特，这样可使得基于N3个第二比特确定出的目标调相比特和N4个目标相位一一对应，可避免2个或者多个目标调相比特对应一个目标相位的情况出现，避免数据资源的浪费，也降低了相位调制的复杂度。在一种可行的实施方式中，在所述对N1个第一比特进行分布匹配DM编码之前，还可根据预设信号功率确定出用于相位调制的第二比特的个数N3。在一种可行的实施方式中，可基于预设信号功率、DM编码输出的符号对应的信号功率确定出待调相符号的个数N4。然后，确定出N4个待调相符号中各待调相符号对应的目标调相比特的位数。这里，所述目标调相比特用于从预设的目标相位集合中确定出待调相符号对应的目标相位，不同信号功率的待调相符号对应的目标相位集合不同。最后，根据所述待调相符号的个数N4和所述各待调相符号对应的目标调相比特的位数确定出用于相位调制的第二比特的个数N3。在一种可行的实施方式中，可对所述N4个待调相符号中任意一个待调相符号i执行以下目标调相比特的位数确定操作：确定出所述待调相符号i对应的目标相位集合中相位的种类数D。根据所述相位的种类数D确定出所述待调相符号i对应的目标调相比特的位数。这里，所述目标调相比特为所述N3个第二比特中用于确定某一待调相符号对应的目标相位的一个或者多个第二比特，所述目标调相比特的位数为log2(D)向上取整后的值。根据对所述N4-个待调相符号中各待调相符号执行的目标调相比特的位数确定操作得到所述各待调相符号对应的目标调相比特的位数。根据相位的种类数D直接确定待调相符号对应的目标调相比特的位数，该方法过程简单，易于实现，可降低整个调制方法的设计复杂度。在一种可行的实施方式中，还可基于N7个象限选择比特对所述N5个BL编码输出比特进行前项纠错FEC编码，以得到N6个FEC冗余比特。在一种可行的实施方式中，可根据所述N6个FEC冗余比特和所述N7个象限选择比特确定出N8个目标象限选择比特。这里，N8＝N6+N7。根据所述N8个目标象限选择比特对所述N5个BL编码输出比特进行正交振幅调制QAM映射，以得到N2个目标QAM信号。在一种可行的实施方式中，还可在确定出上述N2个目标QAM信号后，发送上述N2个目标QAM信号。在本专利技术实施例中，在基于概率整形的QAM信号调制过程中，采用DM编码和易于实现的相位调制相结合的方式代替了直接DM本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正交振幅调制QAM信号调制方法，其特征在于，所述方法包括：/n对N1个第一比特进行分布匹配DM编码，以得到N2个第一符号，其中，所述N2个第一符号对应的信号功率至少包括第一功率和第二功率；/n从所述N2个第一符号中确定出信号功率为预设信号功率的N4个待调相符号，并基于N3个第二比特对所述N4个待调相符号进行相位调制，以得到N4个第二符号，其中，所述预设信号功率为所述N2个第一符号对应的部分或者全部的信号功率；/n对所述N4个第二符号和所述N2个第一符号中除所述N4个待调相符号以外的N2-N4个第一符号进行二值标记BL编码，以得到N5个BL编码输出比特；/n对所述N5个BL编码输出比特进行前向纠错FEC编码，以得到N6个FEC冗余比特；/n基于所述N6个FEC冗余比特和所述N5个BL编码输出比特进行QAM映射，以得到N2个目标QAM信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种正交振幅调制QAM信号调制方法，其特征在于，所述方法包括：
对N1个第一比特进行分布匹配DM编码，以得到N2个第一符号，其中，所述N2个第一符号对应的信号功率至少包括第一功率和第二功率；
从所述N2个第一符号中确定出信号功率为预设信号功率的N4个待调相符号，并基于N3个第二比特对所述N4个待调相符号进行相位调制，以得到N4个第二符号，其中，所述预设信号功率为所述N2个第一符号对应的部分或者全部的信号功率；
对所述N4个第二符号和所述N2个第一符号中除所述N4个待调相符号以外的N2-N4个第一符号进行二值标记BL编码，以得到N5个BL编码输出比特；
对所述N5个BL编码输出比特进行前向纠错FEC编码，以得到N6个FEC冗余比特；
基于所述N6个FEC冗余比特和所述N5个BL编码输出比特进行QAM映射，以得到N2个目标QAM信号。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于N3个第二比特对所述N4个待调相符号进行相位调制，以得到N4个第二符号包括：
对所述N4个待调相符号中任意一个待调相符号i执行以下相位调制操作：
获取所述待调相符号i对应的目标调相比特的比特位数Ti；
根据所述待调相符号i在所述N4个待调相符号中的目标位置和所述比特位数Ti从N3个第二比特中确定出所述待调相符号i对应的目标调相比特j，其中，所述目标调相比特j中包括Ti个第二比特；
根据所述目标调相比特j从所述待调相符号i对应的目标相位集合中确定出所述待调相符号i对应的目标相位s；
根据所述目标相位s对所述待调相符号i进行相位调制，以得到所述待调相符号i对应的第二符号；
根据对所述N4个待调相符号中各待调相符号执行所述相位调制操作得到的第二符号确定出所述N4个待调相符号对应的N4个第二符号。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述基于N3个第二比特对所述N4个待调相符号进行相位调制之前，所述方法包括：
获取N31个相位调制比特，对所述N31个相位调制比特进行相位比特编码，以得到N3个第二比特，其中，所述N3个第二比特中包括N4个目标调相比特。


4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在所述对N1个第一比特进行分布匹配DM编码之前，所述方法还包括：
根据预设信号功率确定出用于相位调制的第二比特的个数N3。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据预设信号功率确定出用于相位调制的第二比特的个数N3包括：
基于预设信号功率、DM编码输出的符号对应的信号功率确定出待调相符号的个数N4；
确定出N4个待调相符号中各待调相符号对应的目标调相比特的位数，其中，所述目标调相比特用于从预设的目标相位集合中确定出待调相符号对应的目标相位，不同信号功率的待调相符号对应的目标相位集合不同；
根据所述待调相符号的个数N4和所述各待调相符号对应的目标调相比特的位数确定出用于相位调制的第二比特的个数N3。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定N4个待调相符号中各待调相符号对应的目标调相比特的位数包括：
对所述N4个待调相符号中任意一个待调相符号i执行以下目标调相比特的位数确定操作：
确定出所述待调相符号i对应的目标相位集合中相位的种类数D；
根据所述相位的种类数D确定出所述待调相符号i对应的目标调相比特的位数，其中，所述目标调相比特为所述N3个第二比特中用于确定某一待调相符号对应的目标相位的一个或者多个第二比特，所述目标调相比特的位数为log2(D)向上取整后的值；
根据对所述N4个待调相符号中各待调相符号执行的目标调相比特的位数确定操作得到所述各待调相符号对应的目标调相比特的位数。


7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述对所述N5个BL编码输出比特进行前向纠错FEC编码，以得到N6个FEC冗余比特包括：
基于N7个象限选择比特和所述N5个BL编码输出比特进行前向纠错FEC编码，以得到N6个FEC冗余比特。


8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述N6个FEC冗余比特和所述N5个BL编码输出比特进行正交振幅调制QAM映射，以得到N2个目标QAM信号包括：
根据所述N6个FEC冗余比特和所述N7个象限选择比特确定出N8个目标象限选择比特，其中，N8＝N6+N7；
根据所述N8个目标象限选择比特对所述N5个BL编码输出比特进行正交振幅调制QAM映射，以得到N2个目标QAM信号。


9.一种QAM信号解调方法，其特征在于，所述方法包括：
对N2个QAM信号进行QAM解映射，以得到N9个QAM解映射比特，其中，所述N9个QAM解映射比特中至少包括N6个FEC冗余比特；
对所述N9个QAM解映射比特进行FEC解码，以得到N10个FEC解码比特，其中，所述N10个FEC解码比特中至少包括N5个BL编码输出比特；
对所述N5个BL编码输出比特进行BL解码，以得到N2个BL解码符号；
对所述N2个BL解码符号进行功率判决，以得到所述N2个BL解码符号对应的N2个第一符号，其中，一个BL解码符号对应一个第一符号；
根据预设的DM编码映射关系对所述N2个第一符号进行DM解码，以得到N1个第一比特；
从所述N2个BL解码符号中确定出N4个信号功率为预设信号功率的第二符号，并对所述N4个第二符号进行相位解调，以得到N3个第二比特；
其中，所述N2个第一符号对应的信号功率至少包括第一功率和第二功率，所述预设信号功率为所述N2个第一符号对应的部分或者全部信号功率。


10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述对所述N4个第二符号进行相位解调，以得到N3个第二比特包括：
对所述N4个第二符号中任意一个第二符号p执行以下相位解调操作：
对所述第二符号p进行相位解调，以得到所述第二符号p对应的目标调相比特，其中，所述目标调相比特用于从预设的目标相位集合中确定出第二符号p对应的相位，所述目标调相比特的比特位数至少为1，不同信号功率的第二符号对应的目标调相比特的位数不同；
将对所述N4个信号第二符号中各第二符号执行相位解调操作得到N4个目标调相比特确定为N3个第二比特，其中，一个目标调相比特中包括至少一个第二比特。


11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述N3个第二比特进行相位比特解码，以得到N31个相位调制比特。


12.根据权利要求9-11任一项所述的方法，其特征在于，所述N10个FEC解码比特中还包括N7个象限选择比特。


13.一种QAM信号调制装置，其特征在于，所述装置包括：
DM编码单元，用于对N1个第一比特进行分布匹配DM编码，以得到N2个第一符号，其中，所述N2个第一符号对应的信号功率至少包括第一功率和第二功率；
相位调制单元，用于从所述DM编码单元得到的所述N2个第一符号中确定出信号功率为预设信号功率的N4个待调相符号，并基于N3个第二比特对所述N4个待调相符号进行相位调制，以得到N4个第二符号，其中，所述预设信号功率为所述N2个第一符号对应的部分或者全部...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄远达，肖可鑫，夏斌，
申请(专利权)人：海思光电子有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42