一种基于多功率联合调制的概率成型方法、装置及介质

本发明属于通信，涉及一种基于多功率联合调制的概率成型方法、装置及介质。

背景技术：

1、近年来随着通信技术的进步，推动了网络用户和数据流量的爆炸式增长，在这一趋势下数据传输将更加依赖处理巨大数据容量的能力。无源光网络（passive opticalnetwork, pon )凭借其宽带宽、低功耗、低成本等优点受到广泛应用，被认为是接入网未来的发展方向。随着无源光网络技术的发展，光通信已经可以在时间、频率、波长和空间等维度实现复用技术，其中各资源块必须满足严格的正交性。5g不仅要大幅度提升系统的频谱效率，而且还要具备支持海量设备连接的能力，这些都将对现有的正交多址技术形成严峻挑战。

2、非正交多址接入技术(non-orthogonal multiple access，noma)打破了传统接入方法中不同用户之间的独立性，通过将多个用户的信号叠加在同一资源块上，实现了更高的频谱效率和更大的传输容量。noma主要有两种类型。第一种是通过不同稀疏码的叠加进行非正交接入，稀疏码多址（scma）是经典的码域noma。另一种方法是基于功率域的功分复用技术（power division noma, pd-noma），通过向用户分配不同的功率并将其叠加在相同的资源频谱上来实现非正交接入，可以在时域、频域、功率上进行重叠，从而提供了更大的传输容量和更高的频谱效率。其中pd-noma被认为是5g无线通信的潜在候选者。

3、pd-noma利用给定的功率来区分不同的ofdm信号。发送器遵循分配给每个信号传输功率的给定功率分配的原理。在接收器处使用顺序干扰消除（sic）或分层去映射（hm）来解析不同的信号。目前大多数光通信pd-noma方案将功率分成两部分，其中使用sic方法解析接收的信号时由于误差传播效应会使得解出的发射信号存在较大的误差，从而使整个星座的误码率性能较差。

4、noma是提升接入容量与接入用户数目的有效手段，现有技术的缺点在于，pd-noma在采用sic算法解析接收信号时，由于误差传播效应，导致系统误码率受到影响，尤其是低功率信号的传输性能不佳。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：改善低功率信号的传输性能，降低误差传播效应对系统误码率的影响。

2、为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的。

3、本发明提供一种基于多功率联合调制的概率成型方法，在信号发射端，包括：

4、对获取的多路原始数据，进行qpsk调制和逆快速傅里叶变换，转换为多路时域信号；

5、基于最优功率分配比pdr，为多路时域信号分配功率；

6、使用非正交多址接入技术noma，将分配功率后的多路时域信号进行叠加，生成包含多用户的发射信号；

7、用qpsk调制组成的符号将发射信号分区映射到星座图的不同区域；

8、将分区映射后的发射信号输入到信道中。

9、进一步地，基于多功率联合调制的概率成型方法，还包括：

10、在信号接收端，根据qpsk调制和信号发射端的分区映射规则，对接收到的发射信号解映射，还原发射信号的原始位置；

11、对解映射后的发射信号进行判决操作，还原原始数据。

12、进一步地，基于多功率联合调制的概率成型方法，对获取的多路原始数据，进行qpsk调制和逆快速傅里叶变换，转换为多路时域信号，包括：

13、对获取的多路原始数据，进行串并转换，转换为并行的二进制比特流；

14、对二进制比特流进行qpsk调制，转换为多路频域信号，映射在星座图上；

15、将多路频域信号，进行逆快速傅里叶变换，转换为多路时域信号。

16、进一步地，基于多功率联合调制的概率成型方法，基于最优功率分配比pdr，为多路时域信号分配功率时，星座图内部的四个星座点靠拢，最外围的四个星座点发散，外层的八个星座点被分成四组。

17、进一步地，基于多功率联合调制的概率成型方法，用qpsk调制组成的符号将发射信号分区映射到星座图的不同区域，包括：

18、使用相同的符号11将发射信号映射到星座图内部四个星座点上；

19、使用相同的符号00将发射信号映射到星座图最外围的四个星座点上；

20、分别使用符号10和01将发射信号映射到星座图外层的八个星座点上。

21、进一步地，基于多功率联合调制的概率成型方法，对解映射后的发射信号进行判决操作，还原原始数据，包括：

22、对接收到的发射信号，进行解调，转换为矩阵形式的解调数据；

23、对矩阵中的元素取绝对值，将矩阵中的元素对称映射到第一象限；

24、遍历矩阵中的所有元素，分别计算矩阵中的元素到第一象限内符号分别为11、00、10、01的四个星座点的距离，将距离最近的星座点代表的符号判决给矩阵中的元素，还原原始数据。

25、进一步地，基于多功率联合调制的概率成型方法，使用非正交多址接入技术noma，将分配功率后的多路时域信号进行叠加，生成包含多用户的发射信号，包括：

26、基于最优功率分配比pdr，为一路时域信号分配功率p1，为另一路时域信号分配功率p2；

27、将功率为p1、p2的两个时域信号归一化后，进行叠加，生成包含多用户的发射信号；

28、其中，功率p1大于功率p2，功率p1和功率p2之间满足p1+p2=1。

29、进一步地，基于多功率联合调制的概率成型方法，所述包含多用户的发射信号，表示为：

30、  (1)；

31、式中，s(t)表示包含多用户的发射信号，表示时域信号一，表示时域信号二，p1表示时域信号一的功率，p2表示时域信号二的功率。

32、本发明还提供一种基于多功率联合调制的概率成型装置，在信号发射端，包括：

33、时域信号转换模块，用于对获取的多路原始数据，进行qpsk调制和逆快速傅里叶变换，转换为多路时域信号；

34、功率分配模块，用于基于最优功率分配比pdr，为多路时域信号分配功率；

35、noma叠加模块，用于使用非正交多址接入技术noma，将分配功率后的多路时域信号进行叠加，生成包含多用户的发射信号；

36、分区映射模块，用于用qpsk调制组成的符号将包含多用户的发射信号分区映射到星座图的不同区域；

37、信道输入模块，用于将分区映射后的发射信号输入到信道中。

38、本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述基于多功率联合调制的概率成型方法的步骤。

39、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

40、本发明基于最优功率分配比pdr实现概率成型效果，采用创新的发射信号符号分区映射方式，简化了映射过程，同时也降低了误码率。解决了现有技术中由于误差传播效应，导致系统误码率受到影响，尤其是低功率信号的传输性能不佳的问题。在信号判决时，本发明将所有接收数值取绝对值，使其收拢到第一象限内。使得判决过程更为简洁，只需判断接收点属于哪一个符号，无需关注复杂的相位信息，不仅降低了计算复杂度，还提高了判决速度。