CN113938362B - 一种脉冲位置调制方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脉冲位置调制方法和设备，属于通信技术领域。包括：对输入的二进制比特序列进行N进制极化码编码，得到N进制编码符号序列，其中，N为2的幂次；将N进制编码符号序列中的每个编码符号映射为K个PPM调制脉冲的位置，其中，每个PPM调制脉冲有L个候选位置，LK≥N，且L、K均为正整数；按照确定的位置发射所有PPM调制脉冲。本发明通过将N进制符号，N为2的幂次，映射到脉冲位置，解决在候选脉冲位置个数L不是2的幂次的情况。

Description

一种脉冲位置调制方法和设备
技术领域
本发明属于通信技术领域，更具体地，涉及一种脉冲位置调制方法和设备。
背景技术
脉冲位置调制(Pulse Position Modulation，PPM)的原理是通过编码产生PPM脉冲信号，脉冲在一个周期上位置由信源的二进制信息通过编码来控制。脉冲的幅度和宽度均保持不变，信道传输特性非常好。与OOK(On-Off Keying，二进制开关键控)相比，PPM调制的功率利用率和频带利用率更高。同时，PPM调制的能量传输效率非常高，传输信道的抗干扰能力也显著提高，而且编码电路简单易实现，因此PPM调制是一种目前最适合远距离通信的调制方式。
当前PPM调制的常用信道编码方法是Reed Solomen编码(RS码)，这种编码方法比较传统，在信道衰减非常严重的场景下，例如更远距离传输，性能不足，亟需改进升级信道编码方案。此外，一些情况下，PPM调制的脉冲位置数量不是2的幂次，给有些信道编码的采用带来了困难。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种脉冲位置调制方法和设备，由此解决现有技术存在通信可靠性差、传输距离短、脉冲位置数量不满足2的幂次的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种脉冲位置调制方法，该方法包括：
对输入的二进制比特序列进行N进制极化码编码，得到N进制编码符号序列，其中，N为2的幂次；
将N进制编码符号序列中的每个编码符号映射为K个PPM调制脉冲的位置，其中，每个PPM调制脉冲有L个候选位置，LK≥N，且L、K均为正整数；
按照确定的位置发射所有PPM调制脉冲。
优选地，所述映射的具体实现方式为：K个脉冲，每个脉冲有L个位置，共有LK种位置组合，在其中选择M种作为可选位置组合的集合，其中，M不小于N；
将这M种可选位置组合编号为0到M-1；
N进制编码符号序列中的每个编码符号的取值c为0～N-1的整数，对应的K个脉冲的可选位置组合序号p为0～M-1的整数，取值为c的编码符号映射为在第c个可选位置组合对应的K个PPM调制脉冲的位置。
有益效果：本发明通过选择M种作为可选位置组合的集合，M大于等于N，为后续的扰乱提供更多的可能性。
优选地，所述映射的具体实现方式为：
采用映射函数将N进制编码符号序列中的每个编码符号映射至每K个PPM调制脉冲的可选位置组合，得到每个PPM调制脉冲的位置。
有益效果：本发明通过扰乱映射函数增加随机性，提升抗干扰能力和保密能力。
优选地，所述映射函数为p＝f(c)，映射时，N进制编码符号取值c二进制表示为(c1,c2,…,cn)，映射至可选位置组合序号p的二进制表示为(cn,cn-1,…,c1)，其中，n＝log2N。
优选地，所述映射函数为：p＝mod(ac,M)，其中，mod(ac,M)表示a和c相乘后，对M取模运算，a和M互质，a为扰乱参数，c为N进制编码符号序列中的编码符号取值，p为c映射后的可选位置组合序号。
优选地，所述映射函数为：p＝mod(q+b,M)，其中，mod(q+b,M)表示q和b相加后，对M取模运算；d＝mod(c+a,N)，mod(c+a,N)表示c和a相加后，对N取模运算；d为0～N-1的整数，d的二进制表示为(d1,d2,…,dn)，q为0～N-1的整数，q的二进制表示为(dn,dn-1,…,d1)，c为N进制编码符号序列中的编码符号取值，p为c映射后的可选位置组合序号，a和b分别为对c和q进行扰动的参数。
为实现上述目的，按照本发明的第二方面，提供了一种脉冲位置调制设备，该设备包括：计算机可读存储介质和处理器；
所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；
所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令，执行第一方面所述的方法。
为实现上述目的，按照本发明的第三方面，提供了一种脉冲位置调制设备，该设备包括：
设备侧接口，用于获取待编码比特；
信号处理器，用于执行如第一方面所述的方法；
网络侧接口，用于输出PPM调制脉冲。
为实现上述目的，按照本发明的第四方面，提供了一种脉冲位置调制设备，所述脉冲位置调制设备包括：电路和接口，所述电路，用于执行如第一方面所述的方法。
优选地，所述设备用于无线通信。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明提出一种脉冲位置调制方法，通过对输入的二进制比特序列进行N进制极化码编码，得到N进制编码符号序列，N为2的幂次；将N进制编码符号序列中的每个编码符号映射为K个PPM调制脉冲的位置，其中，每个PPM调制脉冲有L个候选位置，LK≥N，且L、K均为正整数，从而解决脉冲位置数量不满足2的幂次的技术问题。
(2)本发明提供三种优选的扰乱映射的方式，扰乱映射函数增加了映射过程的随机性，提升了通信的抗干扰能力和保密能力。此外，当解调过程中出现少许同步偏差时，前述的p在接收过程种出现小的偏差，因为扰乱映射函数，从p计算的c会出现大的偏差，从而避免译码得到和正确编码符号相近但是错误的译码结果。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种脉冲位置调制方法流程图；
图2是本发明实施例提供的增加扰乱映射函数的方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本发明提供一种脉冲位置调制方法，该方法包括：
对输入的二进制比特序列进行N进制极化码编码，得到N进制编码符号序列，其中，N为2的幂次；
将N进制编码符号序列中的每个编码符号映射为K个PPM调制脉冲的位置，其中，每个PPM调制脉冲有L个候选位置，LK≥N，且L、K均为正整数；
按照确定的位置发射所有PPM调制脉冲。
优选地，所述映射的具体实现方式为：K个脉冲，每个脉冲有L个位置，共有LK种位置组合，在其中选择M种作为可选位置组合的集合，其中，M不小于N；
将这M种可选位置组合编号为0到M-1；
N进制编码符号序列中的每个编码符号的取值c为0～N-1的整数，对应的K个脉冲的可选位置组合序号p为0～M-1的整数，取值为c的编码符号映射为在第c个可选位置组合对应的K个PPM调制脉冲的位置。
优选地，所述映射的具体实现方式为：
采用映射函数将N进制编码符号序列中的每个编码符号映射至每K个PPM调制脉冲的可选位置组合，得到每个PPM调制脉冲的位置。
优选地，所述映射函数为p＝f(c)，映射时，N进制编码符号取值c二进制表示为(c1,c2,…,cn)，映射至可选位置组合序号p的二进制表示为(cn,cn-1,…,c1)，其中，n＝log2N。
优选地，所述映射函数为：p＝mod(ac,M)，其中，mod(ac,M)表示a和c相乘后，对M取模运算，a和M互质，a为扰乱参数，c为N进制编码符号序列中的编码符号取值，p为c映射后的可选位置组合序号。
优选地，所述映射函数为：p＝mod(q+b,M)，其中，mod(q+b,M)表示q和b相加后，对M取模运算；d＝mod(c+a,N)，mod(c+a,N)表示c和a相加后，对N取模运算；d为0～N-1的整数，d的二进制表示为(d1,d2,…,dn)，q为0～N-1的整数，q的二进制表示为(dn,dn-1,…,d1)，c为N进制编码符号序列中的编码符号取值，p为c映射后的可选位置组合序号，a和b分别为对c和q进行扰动的参数。
在优选实施例中，输入比特序列包含96个比特，首先经过8进制极化码编码，也即N＝8，编码结果为96/log2(8)＝32个8进制编码符号序列，PPM调制采用3进制调制，也即L＝3，也即每个PPM调制脉冲有3个候选位置，每个8进制编码符号映射为2个PPM脉冲的位置。
2个PPM脉冲有32＝9种位置组合，这9种位置组合分别为(0,0),(0,1),(0,2),(1,0),(1,1),(1,2),(2,0),(2,1),(2,2)，其中，第一个数字代表第一个PPM脉冲的位置，第二个数字代表第二个PPM脉冲的位置。
选择其中的前8个作为可选位置组合，也即M＝8，分别是(0,0),(0,1),(0,2),(1,0),(1,1),(1,2),(2,0),(2,1)，这些可选位置组合分别编号为0,1,2,3,4,5,6,7。
实施例1：8进制编码符号的取值c为0～7的整数，两个PPM调制脉冲可选位置组合编号p为0～7的整数，映射方法为p＝c，也即取值为c的编码符号映射为在第c个可选位置组合对应的两个PPM调制脉冲的位置。例如c＝1，则两个脉冲的位置分别是0和1。
实施例2：对于扰乱映射函数的一种形式，c的二进制序列表示为(c1,c2,c3)，p的二进制序列是c的倒序，即p＝(c3,c2,c1)，例如，c取值为1，其二进制序列表示为(0,0,1)，p的二进制序列表示为(1,0,0)，p的取值为4，也即取值为1的编码符号映射为可选位置组合序号4，也即两个PPM脉冲的位置分别是1和1。
实施例3：对于扰乱映射函数的一种形式，对第i个编码符号，d＝mod(ci+ai,8)，d为0～7的整数，d的二进制序列表示为(d1,d2,d3)，q为0～7的整数，其二进制序列表示为(d3,d2,d1)，pi＝mod(q+bi,8)，例如，对a1＝1，b1＝1，a2＝2，b2＝2，第1个编码符号取值c1是1，那么d＝mod(1+1,16)＝2，q＝2，p1＝mod(2+1,8)＝3，也即第1个编码符号取值为1时映射为第3个可选位置组合；第2个编码符号取值c2是1，那么d＝mod(1+2,8)＝3，q＝6，p2＝mod(6+2,8)＝0，也即第2个编码符号取值为1时映射为第0个可选位置组合。
以上内容本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种脉冲位置调制方法，其特征在于，该方法包括：
对输入的二进制比特序列进行N进制极化码编码，得到N进制编码符号序列，其中，N为2的幂次；
将N进制编码符号序列中的每个编码符号映射为K个PPM调制脉冲的位置，其中，每个PPM调制脉冲有L个候选位置，L^K≥N，且L、K均为正整数；
按照确定的位置发射所有PPM调制脉冲；
所述映射的具体实现方式为：K个脉冲，每个脉冲有L个位置，共有LK种位置组合，在其中选择M种作为可选位置组合的集合，其中，M不小于N；
将这M种可选位置组合编号为0到M-1；
N进制编码符号序列中的每个编码符号的取值c为0~N-1的整数，对应的K个脉冲的可选位置组合序号p为0~M-1的整数，取值为c的编码符号映射为在第c个可选位置组合对应的K个PPM调制脉冲的位置；
其中，所述映射的具体实现方式为：
采用映射函数将N进制编码符号序列中的每个编码符号映射至每K个PPM调制脉冲的可选位置组合，得到每个PPM调制脉冲的位置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述映射函数为p=f(c)，映射时，N进制编码符号取值c二进制表示为(c1,c2,…,cn)，映射至可选位置组合序号p的二进制表示为(cn,cn-1,…,c1)，其中， 。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述映射函数为：p=mod(ac,M)，其中，mod(ac,M)表示a和c相乘后，对M取模运算，a和M互质，a为扰乱参数，c为N进制编码符号序列中的编码符号取值，p为c映射后的可选位置组合序号。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述映射函数为：p=mod(q+b,M)，其中，mod(q+b,M)表示q和b相加后，对M取模运算；d=mod(c+a,N)，mod(c+a,N)表示c和a相加后，对N取模运算；d为0~N-1的整数，d的二进制表示为(d1,d2,…,dn)，q为0~N-1的整数，q的二进制表示为(dn,dn-1,…,d1)，c为N进制编码符号序列中的编码符号取值，p为c映射后的可选位置组合序号，a和b分别为对c和q进行扰动的参数。
5.一种脉冲位置调制设备，其特征在于，该设备包括：计算机可读存储介质和处理器；
所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；
所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令，执行权利要求1至4任一项所述的方法。
6.一种脉冲位置调制设备，其特征在于，该设备包括：
设备侧接口，用于获取待编码比特；
信号处理器，用于执行如权利要求1至4任一项所述的方法；
网络侧接口，用于输出PPM调制脉冲。
7.一种脉冲位置调制设备，其特征在于，所述脉冲位置调制设备包括：电路和接口，所述电路，用于执行如权利要求1至4任一项所述的方法。
8.如权利要求5至7任一项所述的设备，其特征在于，所述设备用于无线通信。
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