一種三維正交頻分復用數(shù)據(jù)調(diào)制方法及數(shù)據(jù)解調(diào)方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖通信領域，尤其涉及一種三維正交頻分復用數(shù)據(jù)調(diào)制方法和數(shù)據(jù)解調(diào)方法。
【背景技術】
[0002]OFDM(正交頻分復用:0rthogonal Frequency Divis1n Multiplexing)技術，是一種頻譜利用率很高的技術，在未來的高速長距通信系統(tǒng)中有很大的潛在價值，但是PAPR(峰均功率比:Peak to Average Power Rat1)過高一直是一個很嚴重的缺陷，較高的PAPR對系統(tǒng)的放大器、光纖的傳輸距離等都提出了很高的要求。關于降低PAPR的方法有很多種，比如基于削波的傳輸系統(tǒng)、基于部分傳輸序列的傳輸系統(tǒng)、基于載波干涉的傳輸系統(tǒng)等等。
[0003]但在這些降低PAPR以實現(xiàn)較高非線性容忍度的傳輸實驗中，存在的缺陷有很多，關于削波的傳輸系統(tǒng)中，為了降低峰值功率，一般會將有用信號中的高功率點削掉，這使得有用信息丟失；而在部分選擇序列的傳輸系統(tǒng)中，由于在接收端需要接收到部分傳輸序列算法產(chǎn)生的相位因子，往往會在發(fā)送端產(chǎn)生一定的開銷，也就是邊帶信息，即使在基于盲估計的部分傳輸序列系統(tǒng)中，也會在接收端需要較為復雜的相位因子盲估計算法；而基于載波干涉的系統(tǒng)，在得到較低的峰均功率比的情況下，誤碼率性能得不到提升。由此可見，現(xiàn)有技術中存在著不能在保證不影響系統(tǒng)其它性能的情況下，降低PAPR的技術問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明提供一種數(shù)據(jù)傳輸方法、數(shù)據(jù)接收方法，以解決現(xiàn)有技術中不能在保證不影響系統(tǒng)其它性能的情況下，同時降低PAPR的技術問題。
[0005]第一方面，本發(fā)明實施例提供三維正交頻分復用數(shù)據(jù)調(diào)制方法，包括:
[0006]對多路比特序列進行三維數(shù)據(jù)星座點映射，獲得基于三維映射的正交頻分復用OFDM符號；
[0007]對所述OFDM符號進行三維傅里葉逆變換，得到三維OFDM系統(tǒng)的時域信號，所述三維OFDM系統(tǒng)的時域信號是復數(shù)形式；
[0008]將所述三維OFDM系統(tǒng)的時域信號分解為實部和虛部，通過三維無載波幅度相位CAP正交濾波器分別進行實部和虛部的時域疊加；
[0009]將經(jīng)過疊加后的實部和虛部組合為復數(shù)信號，得到發(fā)送的三維-無載波幅度相位-正交頻分復用3D-CAP-0FDM時域信號；
[0010]通過所述3D-CAP-0FDM時域信號獲取傳輸數(shù)據(jù)并發(fā)送所述傳輸數(shù)據(jù)。
[0011]可選的，所述對所述OFDM符號進行三維傅里葉逆變換，具體包括:
[0012]對所述OFDM符號沿著矩陣的行和列兩個方向分別進行一次二維傅里葉逆變換，實現(xiàn)所述三維傅里葉逆變換。
[0013]可選的，所述通過所述3D-CAP-0FDM時域信號獲取待傳輸數(shù)據(jù)，具體包括:
[0014]將所述3D-CAP-OFDM時域信號通過加入同步訓練序列、信道估計訓練序列以及循環(huán)前綴，以獲得待發(fā)送的時域信號，所述待發(fā)送的時域信號為復數(shù)形式；
[0015]將所述待發(fā)送的時域信號分解為實部和虛部，利用所述三維CAP正交濾波器分別對實部和虛部的三個分量進行調(diào)制，調(diào)制后的信號即為所述待傳輸數(shù)據(jù)。
[0016]第二方面，本發(fā)明實施例提供一種三維正交頻分復用數(shù)據(jù)解調(diào)方法，包括:
[0017]通過平衡探測器接收傳輸數(shù)據(jù)，所述傳輸數(shù)據(jù)具體為:對三維正交頻分復用OFDM系統(tǒng)的時域信號進行三維無載波幅度相位CAP調(diào)制之后獲取的數(shù)據(jù)；
[0018]通過所述傳輸數(shù)據(jù)獲得基帶信號；
[0019]對所述基帶信號進行處理，獲得基于三維映射的OFDM符號；
[0020]對所述基于三維映射的OFDM符號進行三維逆向映射，以獲得所述傳輸數(shù)據(jù)的比特序列。
[0021]可選的，所述對所述基帶信號進行處理，獲得基于三維映射的OFDM符號，具體包括:
[0022]將所述基帶信號經(jīng)過頻偏估計和相位噪聲估計，以得到經(jīng)過糾正的數(shù)據(jù)；
[0023]將所述經(jīng)過糾正的數(shù)據(jù)進行解CAP操作，具體過程是通過求出CAP三維正交濾波器的逆響應來獲得三個維度的實部和虛部分量，并得到三維正交頻分復用時域信號；
[0024]將所述經(jīng)過解CAP操作之后的數(shù)據(jù)進行三維的OFDM解調(diào)，進而獲得所述基于三維映射的OFDM符號。
[0025]本發(fā)明有益效果如下:
[0026]在本發(fā)明實施例中，提供了一種有別于傳統(tǒng)OFDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)調(diào)制方法，包括:對多路比特序列進行三維數(shù)據(jù)星座點映射，獲得基于三維映射的正交頻分復用OFDM符號；對OFDM符號進行三維傅里葉逆變換，得到三維OFDM系統(tǒng)的時域信號，三維OFDM系統(tǒng)的時域信號是復數(shù)形式；將三維OFDM系統(tǒng)的時域信號分解為實部和虛部，通過三維無載波幅度相位CAP正交濾波器分別進行實部和虛部的時域疊加；將經(jīng)過疊加后的實部和虛部組合為復數(shù)信號，得到發(fā)送的三維-無載波幅度相位-正交頻分復用3D-CAP-0FDM時域信號；通過3D-CAP-0FDM時域信號獲取傳輸數(shù)據(jù)并發(fā)送傳輸數(shù)據(jù)。由于三維數(shù)據(jù)映射中，三維的星座點分布在兩個球體的內(nèi)切正方體的16個頂點上，呈對稱分布，故而在功率歸一化的前提下，三維星座點的最小歐式距離比二維的要高8.7%，同時在概率為10_3時，得到的PAPR比二維的要低7dB，從而達到了降低PAPR的技術效果；由于在系統(tǒng)中，使用了三維CAP濾波器來實現(xiàn)三個維度的傳輸，因此，相比于傳統(tǒng)OFDM系統(tǒng)，時間效率并沒有降低，故而達到了在不影響時間效率的同時，降低PAPR的技術效果；
[0027]進一步的，由于三維映射的星座點結構可以得到比普通二位星座點映射低得多的峰均功率比和更大的最小歐氏距離，故而三維CAP系統(tǒng)能夠同時提升誤碼率性能和非線性效應的容忍度，和傳統(tǒng)的二維系統(tǒng)相比較，三維CAP系統(tǒng)在非線性容忍度方面提升了大概3dB，而誤碼率性能則提升了約3.3dB ;
[0028]并且，該方案在發(fā)送端和接收端的數(shù)字信號處理比較簡單，不需要額外的開銷。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明實施例中三維正交頻分復用數(shù)據(jù)調(diào)制方法的流程圖；
[0030]圖2a為本發(fā)明實施例數(shù)據(jù)傳輸方法中三維星座點示意圖；
[0031]圖2b為現(xiàn)有技術中二維星座點的示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明實施例三維正交頻分復用數(shù)據(jù)調(diào)制方法中通過三維CAP-OFDM系統(tǒng)的時域信號獲取待傳輸數(shù)據(jù)并發(fā)送待傳輸數(shù)據(jù)的流程圖；
[0033]圖4為本發(fā)明實施例第二方面的三維正交頻分復用數(shù)據(jù)解調(diào)方法的流程圖；
[0034]圖5為本發(fā)明實施例中基于三維CAP的相干通信系統(tǒng)和二維的相干通信系統(tǒng)的非線性容忍度的比較示意圖；
[0035]圖6為本發(fā)明實施例中基于三維CAP的相干通信系統(tǒng)和二維的相干通信系統(tǒng)的誤碼率性能的比較示意圖；
[0036]圖7表示了三維映射和二維映射在峰均功率比PAPR方面的比較示意圖。
【具體實施方式】
[0037]本發(fā)明提供一種數(shù)據(jù)傳輸方法、數(shù)據(jù)接收方法，以解決現(xiàn)有技術中不能在保證不影響系統(tǒng)其它性能的情況下，同時降低PAPR的技術問題。
[0038]本申請實施例中的技術方案為解決上述的技術問題，總體思路如下:
[0039]提供了一種有別于傳統(tǒng)OFDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)調(diào)制方法，包括:對多路比特序列進行三維數(shù)據(jù)星座點映射，獲得基于三維映射的正交頻分復用OFDM符號J1FDM符號進行三維傅里葉逆變換，得到三維OFDM系統(tǒng)的時域信號，三維OFDM系統(tǒng)的時域信號是復數(shù)形式；將三維OFDM系統(tǒng)的時域信號分解為實部和虛部，通過三維無載波幅度相位CAP正交濾波器分別進行實部和虛部的時域疊加；將經(jīng)過疊加后的實部和虛部組合為復數(shù)信號，得到發(fā)送的三維-無載波幅度相位-正交頻分復用3D-CAP-0FDM時域信號；通過3D-CAP-0FDM時域信號獲取傳輸數(shù)據(jù)并發(fā)送傳輸數(shù)據(jù)。由于三維數(shù)據(jù)映射中，三維的星座