提高通信系统频谱效率的编码系统及方法技术方案

提高通信系统频谱效率的编码系统，其特征在于，包括数据输入模块、数据分段模块、串并变换模块、电平位置联合编码模块、成型滤波模块及数据输出模块，所述数据输入模块与数据分段模块连接，数据分段模块与串并变换模块连接，串并变换模块与电平位置联合编码模块连接，成型滤波模块与电平位置联合编码模块连接，数据输出模块与成型滤波模块连接；所述数据分段模块用于对数据输入模块输入的原始数据按照每M个比特为一组进行分段，所述M为大于2的整数，且为偶数，并将分段后的数据段传输给串并变换模块；所述串并变换模块用于将每一个数据段中的数据，以每两个比特为一组，进行串行到并行的数据流变换，变换完成后传输给电平位置联合编码模块；所述电平位置联合编码模块用于将两位高低电平表示的输入二进制数据编码为预设位置输出的一位二进制数据，让其中的一个比特位控制输出电平，另外一个比特位控制输出的位置，若当前输出位置不是预设位置，则在当前位置插入一个标记符号，在下一个预设位置输出一位编码，完成编码，并将编码完成后的数据传输给成型滤波模块；所述成型滤波模块用于对编码完成后的数据进行码元成型滤波，使输出波形的带宽限定在有限的范围内，并将成型滤波完成后的数据通过数据输出模块进行输出。

【技术实现步骤摘要】
提高通信系统频谱效率的编码系统及方法
本专利技术涉及通信技术，特别涉及通信系统编解码技术。
技术介绍
随着通信技术的发展，通信系统对传输的数据速率要求也越来越高。数据高速传输的同时，占用的频道带宽也相应的增加，如何在有限的带宽内传输尽可能多的信息量是通信技术研究的关键技术之一。为了解决传输速率和传输带宽之间的矛盾，其中的一个方法就是采用数据压缩技术降低在信道中传输的码率，从另一个角度说，在保持传输码率不变的前提下会传输更多的信息量，从而提高系统的频谱效率。压缩方法分为无损压缩和有损压缩两类，无损压缩的常用方法有哈夫曼编码、游程长度编码等；有损压缩方法在音频领域有G722、G729、AMR等压缩标准，在视频领域有MPEG4、H263、H264等压缩标准。这些方法极大的压缩了数据量，减少了信道中传输的信息，从而减小了系统传输带宽，但这些压缩标准要取得高的压缩率，算法的复杂度往往也比较高，需要消耗更多的处理时间和存储空间。解决传输速率和传输带宽之间的矛盾的第二种有效方法是多输入多输出（MIMO）系统，这种系统通过采用多根发射天线和多根接收天线，在不增加传输频带的前提下，可以大幅提高信息传输的速率。但是多输入多输出系统在提高传输速率的同时，每根天线都需要有独立的AD和DA，因此硬件的复杂度和成本也相应增加。
技术实现思路
本专利技术的目的是要克服目前通信系统对传输的数据速率要求高而传输带宽有限的缺点，提供一种提高通信系统频谱效率的编码系统及方法。本专利技术解决其技术问题，采用的技术方案是，提高通信系统频谱效率的编码系统，其特征在于，包括数据输入模块、数据分段模块、串并变换模块、电平位置联合编码模块、成型滤波模块及数据输出模块，所述数据输入模块与数据分段模块连接，数据分段模块与串并变换模块连接，串并变换模块与电平位置联合编码模块连接，成型滤波模块与电平位置联合编码模块连接，数据输出模块与成型滤波模块连接；所述数据分段模块用于对数据输入模块输入的原始数据按照每M个比特为一组进行分段，所述M为大于2的整数，且为偶数，并将分段后的数据段传输给串并变换模块；所述串并变换模块用于将每一个数据段中的数据，以每两个比特为一组，进行串行到并行的数据流变换，变换完成后传输给电平位置联合编码模块；所述电平位置联合编码模块用于将两位高低电平表示的输入二进制数据编码为预设位置输出的一位二进制数据，让其中的一个比特位控制输出电平，另外一个比特位控制输出的位置，若当前输出位置不是预设位置，则在当前位置插入一个标记符号，在下一个预设位置输出一位编码，完成编码，并将编码完成后的数据传输给成型滤波模块；所述成型滤波模块用于对编码完成后的数据进行码元成型滤波，使输出波形的带宽限定在有限的范围内，并将成型滤波完成后的数据通过数据输出模块进行输出。具体的，还包括单双极性变换模块，所述串并变换模块连接通过单双极性变换模块与电平位置联合编码模块连接，所述串并变换模块输出的变换后的数据传输给单双极性变换模块进行单双极性变换，将单极性码变换为双极性码，变换完成后再传输给电平位置联合编码模块。进一步的，所述电平位置联合编码器中，具体编码为：设输入码字为（b1，b0），编码输出码字为C0，则当b1或b0为高或低，且输出码字位置为奇位或偶位时，或当b1或b0为低或高，且输出码字位置为偶位或奇位时，该输出码字位置的编码输出码字C0都为b0或b1，反之，则在该输出码字位置插入标记，并将下一个输出码字位置的编码输出码字C0输出为b0或b1。具体的，所述成型滤波模块为时域加窗滤波器，其所加窗函数为平方根升余弦窗（Square-rootraisedcosine）或凯撒窗（Kaiser）或海宁窗（Hanning）或汉明窗（Hamming）以及其它可以限制频谱的窗函数。提高通信系统频谱效率的编码方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、将原始数据按照每M个比特为一组进行分段，得到数据段，所述M为大于2的整数，且为偶数，以数据段进行编码；步骤2、将每一个数据段中的数据，以每两个比特为一组，进行串行到并行的数据流变换；步骤3、将所得数据中两位高低电平表示的二进制数据编码为预设位置输出的一位二进制数据，让其中的一个比特位控制输出电平，另外一个比特位控制输出的位置，若当前输出位置不是预设位置，则在当前位置插入一个标记符号，在下一个预设位置输出一位编码，完成编码；步骤4、对所得到的编码数据进行成型滤波后再进行发送。具体的，步骤2与步骤3之间还包括以下步骤：步骤5、对串行到并行变换后的数据进行单双极性变换，将单极性码变换为双极性码，变换完成后得到双极性数据。进一步的，步骤3包括以下步骤：步骤31、对编码输出位置计数器初始化，设输入码字为（b1，b0），编码输出码字为C0；步骤32、读入输入码字（b1，b0），判断输入码字b1为高电平还是低电平，若为高电平则进入步骤33，若为低电平则进入步骤35；步骤33、判断当前输出码字位置是否为奇位，若是则当前输出码字位置的输出码字C0为b0，进入步骤36，若不是则进入步骤34；步骤34、在当前输出码字位置插入标记为0，输出位置计数器加1，将下一个输出码字位置的编码输出码字C0输出为b0，进入步骤36；步骤35、判断当前输出码字位置是否为偶位，若是则当前输出码字位置的输出码字C0为b0，进入步骤36，若不是则进入步骤34；步骤36、判断该数据段编码是否完成，若是则进入步骤37，若不是则回到步骤32；步骤37、对编码后的数据进行插值处理；步骤38、对插入标记0进行替换，替换波形为中间时刻跳变的脉冲或无跳变的0电平。具体的，步骤3包括以下步骤：步骤301、对编码输出位置计数器初始化，设输入码字为（b1，b0），编码输出码字为C0；步骤302、读入输入码字（b1，b0），判断输入码字b1为高电平还是低电平，若为高电平则进入步骤305，若为低电平则进入步骤303；步骤303、判断当前输出码字位置是否为奇位，若是则当前输出码字位置的输出码字C0为b0，进入步骤306，若不是则进入步骤304；步骤304、在当前输出码字位置插入标记为0，输出位置计数器加1，将下一个输出码字位置的编码输出码字C0输出为b0，进入步骤306；步骤305、判断当前输出码字位置是否为偶位，若是则当前输出码字位置的输出码字C0为b0，进入步骤306，若不是则进入步骤304；步骤306、判断该数据段编码是否完成，若是则进入步骤307，若不是则回到步骤302；步骤307、对编码后的数据进行插值处理；步骤308、对插入标记0进行替换，替换波形为中间时刻跳变的脉冲或无跳变的0电平。再进一步的，步骤3包括以下步骤：步骤3A、对编码输出位置计数器初始化，设输入码字为（b1，b0），编码输出码字为C0；步骤3B、读入输入码字（b1，b0），判断输入码字b0为高电平还是低电平，若为高电平则进入步骤3C，若为低电平则进入步骤3E；步骤3C、判断当前输出码字位置是否为奇位，若是则当前输出码字位置的输出码字C0为b1，进入步骤3F，若不是则进入步骤3D；步骤3D、在当前输出码字位置插入标记为0，输出位置计数器加1，将下一个输出码字位置的编码输出码字C0输出为b1，进入步骤3F；步骤3E、判断当前输出码字位置是否为偶位，本文档来自技高网...

【技术保护点】
提高通信系统频谱效率的编码系统，其特征在于，包括数据输入模块、数据分段模块、串并变换模块、电平位置联合编码模块、成型滤波模块及数据输出模块，所述数据输入模块与数据分段模块连接，数据分段模块与串并变换模块连接，串并变换模块与电平位置联合编码模块连接，成型滤波模块与电平位置联合编码模块连接，数据输出模块与成型滤波模块连接；所述数据分段模块用于对数据输入模块输入的原始数据按照每M个比特为一组进行分段，所述M为大于2的整数，且为偶数，并将分段后的数据段传输给串并变换模块；所述串并变换模块用于将每一个数据段中的数据，以每两个比特为一组，进行串行到并行的数据流变换，变换完成后传输给电平位置联合编码模块；所述电平位置联合编码模块用于将两位高低电平表示的输入二进制数据编码为预设位置输出的一位二进制数据，让其中的一个比特位控制输出电平，另外一个比特位控制输出的位置，若当前输出位置不是预设位置，则在当前位置插入一个标记符号，在下一个预设位置输出一位编码，完成编码，并将编码完成后的数据传输给成型滤波模块；所述成型滤波模块用于对编码完成后的数据进行码元成型滤波，使输出波形的带宽限定在有限的范围内，并将成型滤波完成后的数据通过数据输出模块进行输出。...

【技术特征摘要】
1.提高通信系统频谱效率的编码系统，其特征在于，包括数据输入模块、数据分段模块、串并变换模块、电平位置联合编码模块、成型滤波模块及数据输出模块，所述数据输入模块与数据分段模块连接，数据分段模块与串并变换模块连接，串并变换模块与电平位置联合编码模块连接，成型滤波模块与电平位置联合编码模块连接，数据输出模块与成型滤波模块连接；所述数据分段模块用于对数据输入模块输入的原始数据按照每M个比特为一组进行分段，所述M为大于2的整数，且为偶数，并将分段后的数据段传输给串并变换模块；所述串并变换模块用于将每一个数据段中的数据，以每两个比特为一组，进行串行到并行的数据流变换，变换完成后传输给电平位置联合编码模块；所述电平位置联合编码模块用于将两位高低电平表示的输入二进制数据编码为预设位置输出的一位二进制数据，让其中的一个比特位控制输出电平，另外一个比特位控制输出的位置，若当前输出位置不是预设位置，则在当前位置插入一个标记符号，在下一个预设位置输出一位编码，完成编码，并将编码完成后的数据传输给成型滤波模块，具体编码为：设输入码字为(b1，b0)，编码输出码字为C0，则当b1为高，且输出码字位置为奇位时，或当b1为低，且输出码字位置为偶位时，该输出码字位置的编码输出码字C0都为b0，反之，则在该输出码字位置插入标记符号，并将下一个输出码字位置的编码输出码字C0输出为b0；或当b1为高，且输出码字位置为偶位时，或当b1为低，且输出码字位置为奇位时，该输出码字位置的编码输出码字C0都为b0，反之，则在该输出码字位置插入标记符号，并将下一个输出码字位置的编码输出码字C0输出为b0；或当b0为高，且输出码字位置为奇位时，或当b0为低，且输出码字位置为偶位时，该输出码字位置的编码输出码字C0都为b1，反之，则在该输出码字位置插入标记符号，并将下一个输出码字位置的编码输出码字C0输出为b1；或当b0为高，且输出码字位置为偶位时，或当b0为低，且输出码字位置为奇位时，该输出码字位置的编码输出码字C0都为b1，反之，则在该输出码字位置插入标记符号，并将下一个输出码字位置的编码输出码字C0输出为b1；所述成型滤波模块用于对编码完成后的数据进行码元成型滤波，使输出波形的带宽限定在有限的范围内，并将成型滤波完成后的数据通过数据输出模块进行输出。2.如权利要求1所述的提高通信系统频谱效率的编码系统，其特征在于，还包括单双极性变换模块，所述串并变换模块通过单双极性变换模块与电平位置联合编码模块连接，所述串并变换模块输出的变换后的数据传输给单双极性变换模块进行单双极性变换，将单极性码变换为双极性码，变换完成后再传输给电平位置联合编码模块。3.如权利要求1或2所述的提高通信系统频谱效率的编码系统，其特征在于，所述成型滤波模块为时域加窗滤波器，其加窗函数为平方根升余弦窗或凯撒窗或海宁窗或汉明窗以及其它可以限制频谱的窗函数。4.提高通信系统频谱效率的编码方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、将原始数据按照每M个比特为一组进行分段，得到数据段，所述M为大于2的整数，且为偶数，对数据段进行编码；步骤2、将每一个数据段中的数据，以每两个比特为一组，进行串行到并行的数据流变换；步骤3、将所得数据中两位高低电平表示的二进制数据编码为预设位置输出的一位二进制数据，让其中的一个比特位控制输出电平，另外一个比特位控制输出的位置，若当前输出位置不是预设位置，则在当前位置插入一个标记符号，在下一个预设位置输出一位编码，完成编码，具体包括以下步骤：步骤31、对编码输出位置计数器初始化，设输入码字为(b1，b0)，编码输出码字为C0；步骤32、读入输入码字(b1，b0)，判断输入码字b1为高电平还是低电平，若为高电平则进入步骤33，若为低电平则进入步骤35；步骤33、判断当前输出码字位置是否为奇位，若...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏文龙，周渊平，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：