用于传输系统中的非均匀量化映射系统及其实现方法技术方案

本发明专利技术用于传输系统中的非均匀量化映射系统及其实现方法，系统中，发射数据生成模块，用于发射数据信息；非均匀量化模块，对数据进行非均匀量化处理；非均匀

【技术实现步骤摘要】
用于传输系统中的非均匀量化映射系统及其实现方法


[0001]本专利技术属于通信领域，具体涉及一种用于传输系统中的非均匀量化映射系统及其实现方法。

技术介绍

[0002]在通信系统中，通信链路的发射机、接收机部分往往会涉及数模转换和模数转换，而在模数转换和数模转换过程中，会涉及量化过程。量化方式又可以分为均匀量化和非均匀量化。其中，均匀量化因其具有简单、方便、容易实现等优点，被广泛应用于数模转换器/模数转换器(Digital
‑
to
‑
Analog Converter/Digital
‑
to
‑
Analog Converter，DAC/ADC)中。然而，在信号分布非均匀时比如常用的多载波宽带系统中，信号概率分布一般呈现高斯或者类高斯分布。在该系统中，传统有限比特位数的均匀量化方案将会使得大部分小信号引入高的量化误差。为了有效解决该问题，提升传统均匀量化DAC/ADC的比特精度或者采用非均匀量化方案被研究。然而，对于DAC/ADC来说，其高比特精度和大采样带宽是对立，即在实现宽带信号的采样时，其高比特精度和大带宽是不可同时实现。而非均匀量化，通过调节量化等级最小化量化噪声，可以实现提升量化性能的效果，这从一定程度上弥补均匀量化的缺点。为此，对非均匀量化DAC/ADC的研究逐渐展开。对于单一的非均匀DAC和非均匀ADC的实现，都需要对硬件器件进行一定的修改、增加，这在一定程度上加大了成本和难度。而若将简单地将单一的非均匀DAC和非均匀ADC直接应用于通信系统，虽然提高了系统性能，但是同时也增加了硬件成本和难度。
[0003]因此，如何在不增加硬件成本和难度的条件下，在通信系统中实现非均匀量化应用以达到提升系统性能的研究，是十分必要的。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供了一种用于传输系统中的非均匀量化映射系统及其实现方法，用以改进现有通信系统中均匀量化引起的系统性能下降问题。
[0005]为了实现以上目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]用于传输系统中的非均匀量化映射系统，包括：
[0007]发射数据生成模块，用于对信息数据进行调制等操作生成用于发射的数据信息；
[0008]非均匀量化模块，用于对发射的数据信息进行非均匀量化处理；
[0009]“非均匀
‑
均匀”量化值映射模块，用于完成非均匀量化值与均匀量化值之间的数据映射；
[0010]均匀DAC模块，用于将数字域的均匀量化值转换成现实中的模拟信号；
[0011]传输模块，用于将均匀DAC模块产生的电信号进行相应的发射处理并使其在传输媒介中传输，以及对传输媒介中的信号进行接收处理；
[0012]均匀ADC模块，用于对接收处理后得到的接收电信号进行模数转换；
[0013]“均匀
‑
非均匀”量化值映射模块，用于对均匀ADC模块转换得到的均匀量化值进行
“
均匀
‑
非均匀”的量化值数据映射；
[0014]接收数据处理模块，用于对信号进行恢复处理。
[0015]作为优选方案，设所述均匀DAC模块的量化位数为N，则量化等级数n为：
[0016]n＝2
N
[0017]设均匀DAC模块输出的最小值为V
DA
‑
，最大值为V
DA+
，则DAC的量化输出值为：
[0018][0019]作为优选方案，所述的非均匀量化模块，利用非均匀量化算法或者需求确定非均匀量化值q
i
(i＝1,2,...,n)，并对信号进行非均匀量化，其非均匀量化函数为：
[0020][0021]作为优选方案，所述的“非均匀
‑
均匀”量化值映射模块，其映射关系为：
[0022][0023]作为优选方案，所述的均匀ADC模块的量化位数为N，量化值的最小值为V
AD
‑
，量化值的最大值为V
AD+
，均匀ADC模块所有的量化值为：
[0024][0025]均匀ADC模块的量化函数为：
[0026][0027]作为优选方案，所述的“均匀
‑
非均匀”量化值映射模块，其映射关系为：
[0028][0029]本专利技术还提供基于上述方案用于传输系统中的非均匀量化映射系统的实现方法，包括如下步骤：
[0030]步骤1、在DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)上，发射数据生成模块对数据进行调制等处理，生成时域发射数据；
[0031]步骤2、利用非均匀量化算法获取非均匀量化值或根据需求确定特定的非均匀量化值；非均匀量化模块用非均匀量化值对发射数据进行非均匀量化处理，得到非均匀量化数据；
[0032]步骤3、“非均匀
‑
均匀”量化值映射模块对非均匀量化数据进行“非均匀
‑
均匀”量化值映射处理，即将非均匀量化值映射成对应的均匀量化值；
[0033]步骤4、完成均匀量化值映射后，通过均匀DAC模块产生均匀量化值的模拟信号；
[0034]步骤5、传输模块将均匀DAC模块产生的模拟信号进行发射信号处理，并放入传输媒介中进行信号传输；接收传输的信号并做相应的接收处理得到接收电信号；
[0035]步骤6、用均匀ADC模块对接收电信号进行模数转换处理；
[0036]步骤7、根据“均匀
‑
非均匀”量化值的映射关系，“均匀
‑
非均匀”量化值映射模块对非均匀和均匀数据进行相应的映射处理，最后将完成映射后的数据放入接收数据处理模块进行数据恢复处理。
[0037]本专利技术还公开了一种用于传输系统中的非均匀量化映射系统，包括光发射模块、光纤信道模块以及光接收模块，其中，光发射模块包括发射数据生成模块、非均匀量化模块、“非均匀
‑
均匀”量化值映射模块、均匀DAC模块和光调制模块；
[0038]发射数据生成模块，对信息数据进行处理以产生发射数据；
[0039]非均匀量化模块，根据非均匀量化值对发射数据进行非均匀量化；
[0040]“非均匀
‑
均匀”量化值映射模块，将非均匀量化值映射成通过均匀DAC模块发射的均匀量化值；
[0041]均匀DAC模块，将数据形式的量化信号转换变成模拟信号；
[0042]光调制模块，将均匀DAC模块产生的电信号调制到光载波上并将调制后的光信号送入光纤中进行传输；
[0043]光接收模块包括光电探测器模块、均匀ADC模块、“均匀
‑
非均匀”量化值映射模块和接收信号处理模块；其中，
[0044]光电探测器模块，接收光纤传输的光信号并转换成电信号；
[0045]均匀ADC模块，将模拟电信号转换成数字信息，
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于传输系统中的非均匀量化映射系统，其特征在于，包括如下模块：发射数据生成模块，对信息数据进行操作生成用于发射的数据信息；非均匀量化模块，用于对发射的数据信息进行非均匀量化处理；“非均匀
‑
均匀”量化值映射模块，用于完成非均匀量化值与均匀量化值之间的数据映射；均匀DAC模块，用于将数字域的均匀量化值转换成现实中的模拟信号；传输模块，将均匀DAC模块产生的信号进行发射并使其在传输媒介中传输，以及对传输媒介中的信号进行接收处理；均匀ADC模块，用于对接收处理后得到的接收信号进行模数转换；“均匀
‑
非均匀”量化值映射模块，用于对均匀ADC模块转换得到的均匀量化值进行均匀
‑
非均匀的量化值数据映射；接收数据处理模块，用于对信号进行恢复处理。2.根据权利要求1所述的非均匀量化映射系统，其特征在于，设均匀DAC模块的量化位数为N，则量化等级数n为：n＝2
N
设均匀DAC模块输出的最小值为V
DA
‑
，最大值为V
DA+
，则DAC的量化输出值为：3.根据权利要求2所述的非均匀量化映射系统，其特征在于，所述的非均匀量化模块，利用非均匀量化算法或者需求确定非均匀量化值q
i
(i＝1,2,...,n)，并对信号进行非均匀量化，其非均匀量化函数为：4.根据权利要求3所述的非均匀量化映射系统，其特征在于，所述的“非均匀
‑
均匀”量化值映射模块，其映射关系为：5.根据权利要求4所述的非均匀量化映射系统，其特征在于，所述的均匀ADC模块的量化位数为N，量化值的最小值为V
AD
‑
，量化值的最大值为V
AD+
，均匀ADC模块所有的量化值为：均匀ADC模块的量化函数为：
6.根据权利要求5所述的非均匀量化映射系统，其特征在于，所述的“均匀
‑
非均匀”量化值映射模块，其映射关系为：7.一种基于权利要求1
‑
6任一项所述非均匀量化映射系统的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、在DSP上，发射数据生成...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡飞凡，毕美华，李政民，滕旭阳，周雪芳，胡淼，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：