一种数字模拟混合型信号调制方法及调解方法

本发明涉及信号调制与调解，特别是涉及一种数字模拟混合型信号调制方法及调解方法。

背景技术：

1、移动前传链路是云无线电接入网(c-ran)的一种重要的基于光纤的连接，它支持远端射频单元(rru)和分布单元(du)之间的大数据流量。为了表征可承载的数据容量和链路保真度，频谱效率(se)和恢复信号的信噪比(snr)都是光载无线(rof)方案的关键指标。目前基于时分复用的级联数字概率整形正交幅度调制和模拟脉冲编码调制，xiang liu博士提出了一种数字模拟混合的rof(da-rof)方案，其中通过四舍五入与减法运算，可将初始聚合的模拟信号拆分为数字信号和模拟信号，并在8gbaud强度调制和直接检测(imdd)系统中，在se减半代价下实现了12.8db的snr增加。之后da-rof技术被逐步扩展到具有更多编码维度的相干系统，包括幅值、相位、偏振、频率和空间等，并实现了tb/s级的cpri等效速率。此外，通过级联多重拆分操作，yixiao zhu博士提出了m级级联型da-rof(cda-rof)。

2、然而，现有da-rof或者cda-rof方案均存在频谱效率无法灵活连续调节的局限性。对于上述m阶cda-rof方案，频谱效率或者带宽效率降低到1/(m+1)。为了精细化频谱效率变化的粒度，一种初级方案是对da-rof信号的数字部分进行额外的卷积编码操作，引入额外的复杂性，并将频谱效率降低到1/(m/r+1)，其中r表示数字符号的码率。值得注意的是，频谱效率在1与1/2之间存在非连续性。

3、综上所述，现有的数字模拟混合的rof方案存在频谱效率无法灵活连续调节的局限性，同时存在高复杂度的缺陷，亟需一个可低复杂度实现的精细化频谱效率调节方案，实现a-rof、da-rof和d-rof无缝衔接。

技术实现思路

1、针对上述要解决的技术问题，本发明提供一种数字模拟混合型信号调制方法及调解方法。

2、为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

3、一种数字模拟混合型信号调制方法及调解方法，包括以下步骤：

4、步骤s1，采集来自axc天线的多个无线信号，并通过频分复用的方式将多个信号聚合为一个信号；

5、步骤s2，将聚合后的信号进行幅值归一化；

6、步骤s3，将归一化后的信号进行时序交织，使信号幅值服从均匀分布；

7、步骤s4，对交织后的信号序列进行时域拆分，得到待处理信号和剩余信号；

8、步骤s5，保持剩余信号不变，并对时域拆分后所得的待处理信号进行数字模拟混合调制，得到调制数字信号和调制模拟信号；

9、步骤s6，根据目标频谱效率的要求，对调制模拟信号循环迭代执行步骤s2至s5；

10、步骤s7，将循环操作中所产生的各级剩余信号、各级数字信号和各级模拟信号以时分复用的方式聚合为一个最终的调制输出信号。

11、作为上述技术方案地进一步改进为：

12、优选地，所述步骤s1中，信号聚合方式采用频分复用方式进行信号聚合，表示为：

13、sc＝fc(s1,s2,…,sn)

14、其中，sc表示频域聚合后的信号，s1/s2/…/sn分别表示来自axc天线的无线信号，fc(·)表示频域聚合函数。

15、优选地，所述步骤s2中，归一化公式为：

16、

17、其中，si表示聚合后的信号，|·|表示绝对值操作符，max(·)表示取最大值操作符。

18、优选地，所述步骤s3中，时序交织表示为：

19、

20、其中，m(·)表示时序交织操作符，表示长度为n的归一化信号序列，下标[n1,n2,n3,…,nn]表示初始时间刻度，表示时序交织后的信号序列，其下标[m1,m2,m3,…,mn]表示对[n1,n2,n3,…,nn]重排后的时间刻度。

21、优选地，所述步骤s4中，拆分操作可以表示为：

22、

23、其中，p(·)表示时域拆分操作符，表示长度为n的交织后的信号序列，表示待处理信号序列，表示剩余信号，下标

24、和分别表示待处理信号和剩余信号的时间刻度，n1和n2分别表示表示待处理信号和剩余信号序列的长度，并满足n1+n2＝n，同时n1与n2的大小由目标频谱效率决定。

25、优选地，所述步骤s5中，数字模拟调制表示为：

26、

27、

28、其中，表示调制数字信号，表示调制模拟信号，round(·)表示四舍五入运算操作，-表示减法操作符，α表示四舍五入信号幅值调节因子。

29、优选地，所述步骤s6中，根据目标频谱效率的要求，各参数计算方法如下：

30、假定目标频谱效率为则可以计算出：

31、循环次数：其中表示取下整数操作符；

32、特征参数：ra,其中r(·)表示有理式逼近函数，即将小数形式的1/γ表示成分数的形式，其中分子分母分别为ra和rb；

33、步进参数：nsps＝rb；

34、时域拆分参数：ns＝mod(ra,rn)，其中mod(·)表示求模运算。

35、优选地，所述步骤s4中，时域拆分操作的输入信号序列sm的长度为n＝nsps，待处理信号序列sp的长度为n1＝ns，剩余信号序列sr的长度为n2＝nsps-ns；

36、在前(nloop-1)次循环中，参数配置为n1＝nsps，n2＝0，而在第nloop次循环中参数配置为n1＝ns，n2＝nsps-ns，在每次循环中均会产生对应地调制数字信号剩余信号和模拟信号

37、本发明还提供一种数字模拟混合型信号调解方法，所述调解方法的步骤为上述调制方法的逆过程。

38、本发明提供的数字模拟混合型信号调制方法及调解方法，与现有技术相比，有以下优点：

39、本发明的数字模拟混合型信号调制方法及调解方法，实现频谱效率可灵活连续调节的数字模拟混合型信号的调制与解调，本发明调制与解调方法可以适配于频谱效率为0＜γ≤1的任意值；并且目标频谱效率为可以取得0＜γ≤1的任意值；实现a-rof、da-rof和d-rof技术无缝衔接。

技术特征：

1.一种数字模拟混合型信号调制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的数字模拟混合型信号调制方法，其特征在于，所述步骤s1中，信号聚合方式采用频分复用方式进行信号聚合，表示为：

3.根据权利要求1所述的数字模拟混合型信号调制方法，其特征在于，所述步骤s2中，归一化公式为：

4.根据权利要求1所述的数字模拟混合型信号调制方法，其特征在于，所述步骤s3中，时序交织表示为：

5.根据权利要求1所述的数字模拟混合型信号调制方法，其特征在于，所述步骤s4中，拆分操作可以表示为：

6.根据权利要求1所述的数字模拟混合型信号调制方法，其特征在于，所述步骤s5中，数字模拟调制表示为：

7.根据权利要求1所述的数字模拟混合型信号调制方法，其特征在于，所述步骤s6中，根据目标频谱效率的要求，各参数计算方法如下：

8.根据权利要求7所述的数字模拟混合型信号调制方法，其特征在于，所述步骤s4中，时域拆分操作的输入信号序列sm的长度为n＝nsps，待处理信号序列sp的长度为n1＝ns，剩余信号序列sr的长度为n2＝nsps-ns；

9.一种数字模拟混合型信号调解方法，其特征在于，所述调解方法的步骤为权利要求1～8任一项所述调制方法的逆过程。

技术总结本发明公开了一种数字模拟混合型信号调制方法，包括以下步骤：步骤S1，采集多个无线信号，通过频分复用方式将多个信号聚合为一个信号；步骤S2，聚合后的信号进行幅值归一化；步骤S3，将归一化后的信号进行时序交织，使信号幅值服从均匀分布；步骤S4，对交织后的信号序列进行时域拆分，得到待处理信号和剩余信号；步骤S5，对待处理信号进行数字模拟混合调制，得到调制数字信号和调制模拟信号；步骤S6，根据目标频谱效率的要求，对调制模拟信号循环迭代执行步骤S2至S5；步骤S7，将循环操作中所产生的各级剩余信号、各级数字信号和各级模拟信号聚合为一个最终的调制输出信号。本发明还公开了一种调解方法，其步骤为上述调制方法的逆过程。技术研发人员：曾小波,朱逸萧,诸葛群碧受保护的技术使用者：湘潭大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29