CN113315735B - 一种基于分层调制的概率整形方法、装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种基于分层调制的概率整形方法、装置及电子设备，涉及光通信技术领域，能够优化信号星座结构，增加相应星座点的欧氏距离，提升误码率性能。本发明实施例包括：获得待发送的信息序列，并将信息序列拆分为基本层序列和附加层序列。然后根据指定分层功率比，对基本层序列进行QPSK调制，得到第一调制信号，并对附加层序列进行概率整形，根据指定分层功率比，对概率整形后的附加层序列进行(M/4)QAM调制，得到第二调制信号。指定分层功率比处于预设分层功率比区间，指定分层功率比与第二欧式距离正相关，指定分层功率比与第一欧式距离负相关。再将第一调制信号和第二调制信号线性相加，得到叠加信号，发射叠加信号。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，特别是涉及一种基于分层调制的概率整形方法、装置及电子设备。
背景技术
在第五代移动通信技术(5th generation mobile networks，5G)支撑下，大数据、云计算、短视频等一系列高带宽需求的业务正蓬勃发展，流量需求大大增加。现有的光纤骨干网和接入网已经不满足日益增加的提升通信***性能的需求。作为一类可应用于光纤发射和接收设备并提升信道容量的数字信号处理技术，概率整形在近些年得到广泛研究。
概率整形技术通过固定成分分布匹配器(CCDM，Constant CompositionDistribution Matching)引入冗余，使得星座符号的概率分布由初始的均匀分布变为既定的麦克斯韦-玻尔兹曼分布，提高幅度较小的星座点的概率，而降低幅度较大的星座点的概率，从而在相同信源熵的条件下降低发射功率，获得整形增益。
可见概率整形的基本思想是改变星座点的概率分布，从而减小性能损失，提升误码率性能，即降低误码率，但仅依靠改变星座点的概率分布对降低误码率的效果有限，因此需要提供一种使得误码率更低的方法。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种基于分层调制的概率整形方法、装置及电子设备，以提升误码率性能。具体技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种基于分层调制的概率整形方法，所述方法包括：
获得待发送的信息序列，并将所述信息序列拆分为基本层序列和附加层序列；
根据指定分层功率比，对所述基本层序列进行四相移相键控QPSK调制，得到第一调制信号，并对所述附加层序列进行概率整形，根据所述指定分层功率比，对概率整形后的附加层序列进行(M/4)QAM调制，得到第二调制信号；其中，M为预设调制数，所述指定分层功率比处于预设分层功率比区间，所述指定分层功率比用于表示附加层序列的发射功率与基本层序列的发射功率的比值，所述指定分层功率比与第二欧式距离正相关，所述指定分层功率比与第一欧式距离负相关，所述第一欧式距离为所述第一调制信号的各星座点中相邻的星座点之间的距离，所述第二欧式距离为所述第二调制信号的同一象限的星座点中相邻星座点之间的距离；
将所述第一调制信号和所述第二调制信号线性相加，得到叠加信号，并发射所述叠加信号。
可选的，在所述获得待发送的信息序列之前，所述方法还包括：
生成随机序列，并将所述随机序列拆分为基本层随机序列和附加层随机序列；
根据当前分层功率比，对基本层随机序列进行QPSK调制，得到第三调制信号，并对所述附加层随机序列进行概率整形，根据当前分层功率比，对概率整形后的附加层随机序列进行(M/4)QAM调制，得到第四调制信号；其中，分层功率比的初始值为所述预设分层功率比区间的最小值；
将所述第三调制信号和第四调制信号线性相加，得到叠加随机信号，发送所述叠加随机信号，并获取误码率；
调整当前分层功率比，并返回所述生成随机序列的步骤；
将最小的误码率对应的分层功率比作为所述指定分层功率比。
可选的，所述调整当前分层功率比，包括：
将当前分层功率比增大预设调整间隔，其中，增大后的当前分层功率比不大于所述预设分层功率比区间的最大值。
可选的，所述指定分层功率比为：
其中，r为所述指定分层功率比，a为所述第一欧式距离的一半，b为所述第二欧式距离的一半。
第二方面，本发明实施例提供了一种基于分层调制的概率整形装置，所述装置包括：
获得模块，用于获得待发送的信息序列，并将所述信息序列拆分为基本层序列和附加层序列；
调制模块，用于根据指定分层功率比，对所述基本层序列进行四相移相键控QPSK调制，得到第一调制信号，并对所述附加层序列进行概率整形，根据所述指定分层功率比，对概率整形后的附加层序列进行(M/4)QAM调制，得到第二调制信号；其中，M为预设调制数，所述指定分层功率比处于预设分层功率比区间，所述指定分层功率比用于表示附加层序列的发射功率与基本层序列的发射功率的比值，所述指定分层功率比与第二欧式距离正相关，所述指定分层功率比与第一欧式距离负相关，所述第一欧式距离为所述第一调制信号的各星座点中相邻的星座点之间的距离，所述第二欧式距离为所述第二调制信号的同一象限的星座点中相邻星座点之间的距离；
发射模块，用于将所述第一调制信号和所述第二调制信号线性相加，得到叠加信号，并发射所述叠加信号。
可选的，所述装置还包括预处理模块，所述预处理模块用于：
在所述获得待发送的信息序列之前，生成随机序列，并将所述随机序列拆分为基本层随机序列和附加层随机序列；
根据当前分层功率比，对基本层随机序列进行QPSK调制，得到第三调制信号，并对所述附加层随机序列进行概率整形，根据当前分层功率比，对概率整形后的附加层随机序列进行(M/4)QAM调制，得到第四调制信号；其中，分层功率比的初始值为所述预设分层功率比区间的最小值；
将所述第三调制信号和第四调制信号线性相加，得到叠加随机信号，发送所述叠加随机信号，并获取误码率；
调整当前分层功率比，并返回所述生成随机序列的步骤；
将最小的误码率对应的分层功率比作为所述指定分层功率比。
可选的，所述预处理模块，具体用于：
将当前分层功率比增大预设调整间隔，其中，增大后的当前分层功率比不大于所述预设分层功率比区间的最大值。
可选的，所述指定分层功率比为：
其中，r为所述指定分层功率比，a为所述第一欧式距离的一半，b为所述第二欧式距离的一半。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述任一基于分层调制的概率整形方法的步骤。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一基于分层调制的概率整形方法的步骤。
第五方面，本发明实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一基于分层调制的概率整形方法。
本发明实施例提供的基于分层调制的概率整形方法、装置及电子设备，在对附加层序列进行概率整形的基础上，还根据指定分层功率比分别对基本层序列和附加层序列进行分层调制，再将分层调制得到的第一调制信号和第二调制信号线性相加，得到叠加信号，并发射叠加信号。可见本发明实施例在概率整形的基础上，结合了分层调制后线性相加，可以使得第一欧式距离更大，而第二欧式距离更小，使得叠加信号中靠近原点的星座点与原点距离更大，即功率更小，而远离原点的星座点与原点距离更小，即功率更大，且概率整形使得功率减小的星座点分布概率增加，且功率增加的星座点分布概率减小。由于靠近原点的星座点功率减小且概率增加，远离原点的星座点功率增加而概率减小，从而进一步提升了叠加信号的误码率性能。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为本发明实施例提供的一种基于分层调制的概率整形方法流程图；
图2为本发明实施例提供的星座图的示例性示意图；
图3为本发明实施例提供的星座图的示例性示意图；
图4为本发明实施例提供的一种(M/4)QAM调制过程的示例性示意图；
图5为本发明实施例提供的一种基于分层调制的概率整形过程的示例性示意图；
图6为本发明实施例提供的一种基于分层调制的概率整形装置的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了提供一种提升信号的误码率性能的方法，本发明实施例提供了一种基于分层调制的概率整形方法，应用于电子设备，其中电子设备可以是光纤发射设备。如图1所示，该方法包括如下步骤：
S101，获得待发送的信息序列，并将信息序列拆分为基本层序列和附加层序列。
其中，基本层序列包括的比特数与附加层序列包括的比特数之间的比例为4：M/4。其中，M可以预先设置，M表示S103中的叠加信号包括的星座点数量，即调制数，例如M为16。
一种实施方式中，信息序列包括的各子序列的重要程度不同，可以将重要程度高于阈值的子序列的作为基本层序列，将重要程度低于阈值的子序列作为附加层序列。或者本发明实施例也可以采取其他方式划分基本层序列和附加层序列，例如按照子序列的排列顺序进行划分，本发明实施例对此不作具体限定。
S102，根据指定分层功率比，对基本层序列进行QPSK调制，得到第一调制信号，并对附加层序列进行概率整形，根据指定分层功率比，对概率整形后的附加层序列进行(M/4)QAM调制，得到第二调制信号。
其中，M为预设调制数，指定分层功率比处于预设分层功率比区间，指定分层功率比用于表示附加层序列的发射功率与基本层序列的发射功率的比值，指定分层功率比与第二欧式距离正相关，指定分层功率比与第一欧式距离负相关，第一欧式距离为第一调制信号的各星座点中相邻的星座点之间的距离，第二欧式距离为第二调制信号的同一象限的星座点中相邻星座点之间的距离。
以M为16为例，包含16个映射码元的16正交幅度调制(Quadrature AmplitudeModulation，QAM)信号(叠加信号)可以由两个相互独立的QPSK信号叠加而成。一种实施方式中，可以根据指定分层功率比，对基本层序列进行QPSK调制，从而调整基本层序列的各星座点中相邻的星座点之间的距离，得到第一调制信号。并基于二进制映射和前向纠错编码，对附加层序列进行概率整形，从而调整附加层序列中星座点的概率分布。然后根据指定的分层功率比，对概率整形后的附加层序列进行(16/4)QAM调制(4QAM调制相当于QPSK调制)，从而调整附加层序列的同一象限的星座点中相邻星座点之间的距离，得到第二调制信号。其中，前向纠错编码能够自动纠正传输误码，提高传输性能。
可选的，指定分层功率比小于未对基本层序列和附加层序列进行调制时的分层功率比，即小于形成标准多进制调制的分层功率比，即小于1/4。因此与未经过分层调制的叠加信号相比，经过分层调制的叠加信号的第一欧式距离更大，而第二欧式距离更小。
在本发明实施例中，对附加层序列的概率整形基于PS-MQAM的有效信息比特数目来计算分布匹配编码器的编码速率，并基于编码速率进行概率整形。经概率整形对附加层序列增加冗余后，得到符号分布概率不同的二进制信息序列(附加层序列)。其中，PS为Peobabilistic Shaping，即概率整形，M为调制数，例如调整数为16的16QAM。
在进行概率整形后，获得附加层映射表。例如，如图2右图所示，附加层映射表为图2右图中各星座点对应的四位二进制数中的后两位。附加层映射表随基本层符号所在象限变化而变化，附加层映射表在图2右图所示的叠加信号的16QAM星座图的表现包括以下两点：
一，附加层在各象限的映射表随I轴、Q轴对称。
例如，以Q轴为对称轴，第一象限与第二象限对称的每两个星座点中，四位二进制数的后两位相同；以Q轴为对称轴，第四象限与第三象限对称的每两个星座点中，四位二进制数的后两位相同。
以I轴为对称轴，第一象限与第四象限对称的每两个星座点中，四位二进制数的后两位相同；以Q轴为对称轴，第二象限与第三象限对称的每两个星座点中，四位二进制数的后两位相同。
二、每个象限中的星座点越靠近原点，其所映射的二进制序列中0占比越大。其中，I轴表示星座点的同向分量，Q轴表示星座点的正交分量。
S103，将第一调制信号和第二调制信号线性相加，得到叠加信号，并发射叠加信号。
本发明实施例提供的基于分层调制的概率整形方法，在对附加层序列进行概率整形的基础上，还根据指定分层功率比分别对基本层序列和附加层序列进行分层调制，再将分层调制得到的第一调制信号和第二调制信号线性相加，得到叠加信号，并发射叠加信号。可见本发明实施例在概率整形的基础上，结合了分层调制后线性相加，可以使得第一欧式距离更大，而第二欧式距离更小，使得叠加信号中靠近原点的星座点与原点距离更大，即功率更小，而远离原点的星座点与原点距离更小，即功率更大，且概率整形使得功率减小的星座点分布概率增加，且功率增加的星座点分布概率减小。由于靠近原点的星座点功率减小且概率增加，远离原点的星座点功率增加而概率减小，从而进一步提升了叠加信号的误码率性能。
针对上述S103，在进行信号叠加时，基于基本层序列的第一调制信号的比特信息决定叠加信号的星座点的象限，即第一调制信号的比特信息为叠加信号的星座点对应的前两位二进制数。基于附加层序列的第二调制信号的比特信息决定叠加信号的星座点在象限中的具***置，即第二调制信号的比特信息为叠加信号的星座点对应的后两位二进制数。
例如，图2的左图所示的是第一调制信号的星座点分布，图2左图中I轴表示同向分量，Q轴表示正交分量，星座点的数值表示星座点对应的二进制序列。00对应星座图中第一象限的星座点，01对应星座图中第二象限的星座点，10对应星座图中第三象限的星座点，11对应星座图中第四象限的星座点。00和01对应的星座点、01和10对应的星座点、10和11对应的星座点、11和10对应的星座点之间的距离为第一欧式距离，第一欧式距离可以用2a表示。
例如，图2右图中黑色的星座点为叠加信号的星座点，虚线白色的星座点为第一调制信号的星座点。图2中的I轴表示同向分量，Q轴表示正交分量。星座点的数值表示星座点对应的二进制序列，例如图2中的左上角星座点对应的二进制序列为0111。如图2右图所示，同一象限中两个相邻的叠加信号的星座点之间的距离＝同一象限中两个相邻的第二调制信号的星座点之间的距离＝2b。例如，二进制序列为0010的星座点和二进制序列为0011的星座点之间的距离为2b，二进制序列为0111的星座点和二进制序列为0101的星座点之间的距离为2b。
本发明实施例中，将S102中的指定分层功率比定义为：
其中，r为指定分层功率比，0<r<1，a为第一欧式距离的一半，b为第二欧式距离的一半。
当r＝1/4时，假设调制数M为16，利用S102的概率整形和分层调制之后，S103进行信号叠加后，得到的叠加信号的星座图为标准的16QAM星座图。当r<1/4时，叠加信号的星座图如图3左图所示，第一欧式距离2a增大，第二欧式距离2b减小，基本层误码率减小。当r>1/4时，叠加信号的星座图如图3右图所示，第一欧式距离2a减小，第二欧式距离2b增大，附加层误码率减小。
可选的，S102中的指定分层功率比小于形成标准多进制调制的分层功率比值，即在调制数为16时，设置指定分层功率比小于1/4。
在本发明实施例中，对于附加层的(M/4)QAM调制如图4所示，对附加层序列的I路和Q路分别进行正负转换、电平转换、低通滤波后，利用载波发生器转换成载波信号(图4中圆圈和×的组合图形表示叠加，即将低通滤波后的信号与载波发生器发射的电磁波叠加，得到载波信号)，并经过S103进行线性相加(图4中的圆圈和+的组合图形表示线性相加)，得到叠加信号。其中正负转换基于符号所在象限决定正转换还是负转换，正转换表示信号保持不变，负转换表示信号取反。其中，I为同向(In-phase)，I路为信号的同向分量；Q为正交(Quadrature)，Q路为信号的正交分量。
本发明实施例中的正负转换方式包括：当基本层序列为00，即基本层符号对应的星座点位于星座图的第一象限时，附加层调制的I路与Q路信号在电平转换前保持不变，可表示为[I路,Q路]＝[1,1]；当基本层比特序列为01，即基本层符号对应的星座点位于星座图的第二象限时，附加层调制的I路信号在电平转换前取反，Q路信号不变，即[I路,Q路]＝[-1,1]；同理，当基本层比特序列为10，[I路,Q路]＝[-1,-1]；当基本层比特序列为11，[I路,Q路]＝[1,-1]。其中，1表示正转换，-1表示负转换。
对附加层进行(M/4)QAM调制中的电平转换装置，可以为常规的QPSK调制的电平转换装置。
在本发明实施例中，在上述S101之前，先确定指定分层功率比。确定指定分层功率比的方式包括以下五个步骤：
步骤一，生成随机序列，并将随机序列拆分为基本层随机序列和附加层随机序列。
例如，随机序列为16384。
将序列拆分为基本层和附加层的方式与上述S101记载的方式相同，可参考上述描述，此处不再赘述。
步骤二，根据当前分层功率比，对基本层随机序列进行QPSK调制，得到第三调制信号，并对附加层随机序列进行概率整形，根据当前分层功率比，对概率整形后的附加层随机序列进行(M/4)QAM调制，得到第四调制信号。
其中，当前分层功率比的初始值为预设分层功率比区间的最小值。在本发明实施例中，在步骤一至步骤五迭代过程中，第一次执行步骤二时，当前分层功率比为预设分层功率比区间的最小值，并在步骤四调整当前分层功率比。后续执行步骤二时，基于上一次执行步骤四后调整的分层功率比，即当前计算的分层概率比进行计算。
步骤三，将第三调制信号和第四调制信号线性相加，得到叠加随机信号，发送叠加随机信号，并获取误码率。
一种实施方式中，可以向信号接收端发送十次叠加随机信号，以使得信号接收端在接收到叠加随机信号后，对比每个叠加随机信号和随机序列，计算十个误码率的平均值，向电子设备发送该平均值，电子设备将接收到的平均值作为步骤三获取的误码率。
步骤四，调整当前分层功率比，并返回步骤一。
一种实施方式中，可以预先设置预设分层功率比区间，并设置分层功率比的初始值为预设分层功率比区间的最小值。此时电子设备可以将当前分层功率比增大预设调整间隔，减小后的当前分层功率比不大于预设分层功率比区间的最大值。
例如，预设分层功率比区间为[0.225,0.275]，调整间隔为0.001。此时迭代的过程中，分层功率比的初始值为0.225，每次迭代将当前分层功率比减0.001。
在本发明实施例中，在步骤四调整当前分层功率比之前，若当前分层功率比大于等于预设分层功率比区间的最大值，则执行步骤五。
在本发明实施例中，在步骤四调整当前分层功率比后，设置电子设备的信号发射总功率为固定值，此时根据当前分层功率比和信号发送总功率，可以确定基本层随机序列相邻的星座点在星座图中的欧氏距离，以及附加层随机序列同一象限相邻的星座点在星座图中的欧氏距离。
其中电子设备的发射总功率为基本层发射功率与附加层发射功率之和，即叠加信号的发射功率。
步骤五，将最小的误码率对应的分层功率比作为指定分层功率比。
在本发明实施例中，针对每个误码率，将计算该误码率所基于叠加随机信号，作为该误码率对应的叠加随机信号；并将生成该叠加随机信号所基于的分层概率比，作为该误码率对应的分层功率比。
参见图5，以上述电子设备为光发射器为例，以下对本发明实施例提供的基于分层调制的概率整形方法的整体流程进行说明。
步骤1，光发射器将待发送的信息序列拆分为基本层信息序列和附加层信息序列。其中待发送的信息序列为二进制数据流。
步骤2，光发射器根据指定分层功率比，对基本层序列进行4QPSK调制，得到第一调制信号。
步骤3，光发射器对附加层序列进行概率整形，并根据指定分层功率比，对概率整形后的附加层序列进行(M/4)QAM调制，得到第二调制信号。
其中，在M＝16时，(M/4)QAM调制相当于QPSK调制。可选的，M可以为16、64或者128。
步骤4，光发射器将第一调制信号和第二调制信号线性相加，得到叠加信号。
步骤5，光发射器向光检测器发射叠加信号。
一种实施方式中，可以通过任意波形发生器(Arbitrary Waveform Generator，AWG)，实现将叠加信号进行电光转换后，将光信号经过信道传输到光检测器。
步骤6，光检测器接收光信号，并对光信号进行光电转换，得到叠加信号。
步骤7，将叠加信号依次进行数字信号处理、解分层调制、解前向纠错编码、解二进制映射以及逆概率整形，获得接收的比特信息。其中，将接收的比特信息与步骤1中的信息序列进行对比，可计算误码率。
一种实施方式中，数字信号处理可通过数字信号处理(Digital SignalProcessing，DSP)模块实现。其中DSP模块包括下采样、正交不平衡性补偿、色散均衡、均衡与偏振解复用、频偏补偿和相偏补偿处理。
解分层调制包括：根据叠加信号的星座点所在象限，进行解调。再根据星座点在星座图中的具***置以及判决门限进行判决。其中，判决门限基于最大后验概率(Maximum Aposteriori Probability，MAP)准则确定。
本发明实施例通过将分层调制技术与概率整形技术相结合，既有助于对信息序列进行自适应调制，又可以提高信道容量。通过指定分层功率比的调节，信源分布进一步接近最佳信源高斯分布，由此带来的整形增益进一步帮助信号的传输接近香农极限。另一方面，通过限制指定分层功率比小于形成标准多进制调制的分层功率比，可以在原有概率整形技术的基础上进一步减小信号的发射总功率。
基于相同的发明构思，对应于上述方法实施例，本发明实施例提供了一种基于分层调制的概率整形装置，如图6所示，该装置包括：获得模块601、调制模块602和发射模块603；
获得模块601，用于获得待发送的信息序列，并将信息序列拆分为基本层序列和附加层序列；
调制模块602，用于根据指定分层功率比，对基本层序列进行四相移相键控QPSK调制，得到第一调制信号，并对附加层序列进行概率整形，根据指定分层功率比，对概率整形后的附加层序列进行(M/4)QAM调制，得到第二调制信号；其中，M为预设调制数，指定分层功率比处于预设分层功率比区间，指定分层功率比用于表示附加层序列的发射功率与基本层序列的发射功率的比值，指定分层功率比与第二欧式距离正相关，指定分层功率比与第一欧式距离负相关，第一欧式距离为第一调制信号的各星座点中相邻的星座点之间的距离，第二欧式距离为第二调制信号的同一象限的星座点中相邻星座点之间的距离；
发射模块603，用于将第一调制信号和第二调制信号线性相加，得到叠加信号，并发射叠加信号。
可选的，该装置还包括预处理模块，预处理模块用于：
在获得待发送的信息序列之前，生成随机序列，并将随机序列拆分为基本层随机序列和附加层随机序列；
根据当前分层功率比，对基本层随机序列进行QPSK调制，得到第三调制信号，并对附加层随机序列进行概率整形，根据当前分层功率比，对概率整形后的附加层随机序列进行(M/4)QAM调制，得到第四调制信号；其中，分层功率比的初始值为预设分层功率比区间的最小值；
将第三调制信号和第四调制信号线性相加，得到叠加随机信号，发送叠加随机信号，并获取误码率；
调整当前分层功率比，并返回生成随机序列的步骤；
将最小的误码率对应的分层功率比作为指定分层功率比。
可选的，预处理模块，具体用于：
将当前分层功率比增大预设调整间隔，其中，增大后的当前分层功率比不大于预设分层功率比区间的最大值。
可选的，指定分层功率比为：
其中，r为指定分层功率比，a为第一欧式距离的一半，b为第二欧式距离的一半。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图7所示，包括处理器701、通信接口702、存储器703和通信总线704，其中，处理器701，通信接口702，存储器703通过通信总线704完成相互间的通信，
存储器703，用于存放计算机程序；
处理器701，用于执行存储器703上所存放的程序时，实现上述方法实施例中的方法步骤。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一基于分层调制的概率整形方法的步骤。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一基于分层调制的概率整形方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于分层调制的概率整形方法，其特征在于，所述方法包括：
获得待发送的信息序列，并将所述信息序列拆分为基本层序列和附加层序列；
根据指定分层功率比，对所述基本层序列进行四相移相键控QPSK调制，得到第一调制信号，并对所述附加层序列进行概率整形，根据所述指定分层功率比，对概率整形后的附加层序列进行（M/4）QAM调制，得到第二调制信号；其中，M为预设调制数，所述指定分层功率比处于预设分层功率比区间，所述指定分层功率比用于表示附加层序列的发射功率与基本层序列的发射功率的比值，所述指定分层功率比与第二欧式距离正相关，所述指定分层功率比与第一欧式距离负相关，所述第一欧式距离为所述第一调制信号的各星座点中相邻的星座点之间的距离，所述第二欧式距离为所述第二调制信号的同一象限的星座点中相邻星座点之间的距离；
将所述第一调制信号和所述第二调制信号线性相加，得到叠加信号，并发射所述叠加信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获得待发送的信息序列之前，所述方法还包括：
生成随机序列，并将所述随机序列拆分为基本层随机序列和附加层随机序列；
根据当前分层功率比，对基本层随机序列进行QPSK调制，得到第三调制信号，并对所述附加层随机序列进行概率整形，根据当前分层功率比，对概率整形后的附加层随机序列进行（M/4）QAM调制，得到第四调制信号；其中，分层功率比的初始值为所述预设分层功率比区间的最小值；
将所述第三调制信号和第四调制信号线性相加，得到叠加随机信号，发送所述叠加随机信号，并获取误码率；
若当前分层功率比大于等于预设分层功率比区间的最大值，将最小的误码率对应的分层功率比作为所述指定分层功率比；
否则调整当前分层功率比，并返回所述生成随机序列的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述调整当前分层功率比，包括：
将当前分层功率比增大预设调整间隔，其中，增大后的当前分层功率比不大于所述预设分层功率比区间的最大值。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述指定分层功率比为：
其中，
为所述指定分层功率比，
为所述第一欧式距离的一半，
为所述第二欧式距离的一半。
5.一种基于分层调制的概率整形装置，其特征在于，所述装置包括：
获得模块，用于获得待发送的信息序列，并将所述信息序列拆分为基本层序列和附加层序列；
调制模块，用于根据指定分层功率比，对所述基本层序列进行四相移相键控QPSK调制，得到第一调制信号，并对所述附加层序列进行概率整形，根据所述指定分层功率比，对概率整形后的附加层序列进行（M/4）QAM调制，得到第二调制信号；其中，M为预设调制数，所述指定分层功率比处于预设分层功率比区间，所述指定分层功率比用于表示附加层序列的发射功率与基本层序列的发射功率的比值，所述指定分层功率比与第一欧式距离正相关，所述指定分层功率比与第二欧式距离负相关，所述第一欧式距离为所述第一调制信号的各星座点中相邻的星座点之间的距离，所述第二欧式距离为所述第二调制信号的同一象限的星座点中相邻星座点之间的距离；
发射模块，用于将所述第一调制信号和所述第二调制信号线性相加，得到叠加信号，并发射所述叠加信号。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括预处理模块，所述预处理模块用于：
在所述获得待发送的信息序列之前，生成随机序列，并将所述随机序列拆分为基本层随机序列和附加层随机序列；
根据当前分层功率比，对基本层随机序列进行QPSK调制，得到第三调制信号，并对所述附加层随机序列进行概率整形，根据当前分层功率比，对概率整形后的附加层随机序列进行（M/4）QAM调制，得到第四调制信号；其中，分层功率比的初始值为所述预设分层功率比区间的最小值；
将所述第三调制信号和第四调制信号线性相加，得到叠加随机信号，发送所述叠加随机信号，并获取误码率；
若当前分层功率比大于等于预设分层功率比区间的最大值，将最小的误码率对应的分层功率比作为所述指定分层功率比；
否则调整当前分层功率比，并返回所述生成随机序列的步骤。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预处理模块，具体用于：
将当前分层功率比增大预设调整间隔，其中，增大后的当前分层功率比不大于所述预设分层功率比区间的最大值。
8.根据权利要求5-7任一项所述的装置，其特征在于，所述指定分层功率比为：
其中，
为所述指定分层功率比，
为所述第一欧式距离的一半，
为所述第二欧式距离的一半。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，其中，
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存储的程序时，实现权利要求1-4任一所述的方法步骤。
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|---|---|---|---|---|
| EP3518484B1 (en) * | 2016-03-30 | 2024-05-01 | Panasonic Intellectual Property Corporation of America | Transmission device, reception device, transmission method and reception method |
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| CN111628789A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-09-04 | 复旦大学 | 一种基于混合概率整形和几何整形的信号生成方法及装置 |
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