信号解调方法及装置与流程

本发明涉及通信
技术领域：
，尤指一种信号解调方法及装置。
背景技术：
：近年来，中国的高速铁路(highspeedrailway，hsr)的飞速发展，推动了其他相关产业的崛起和发展，例如通信、机械制造以及电力等，进而产生了巨大的经济效益。现如今，高铁已经是一种重要的出行方式，加之5g时代越来越接近，移动通信已经成为高速铁路的服务中不可缺少的一部分，目前乘客在高速铁路的列车上使用的无线网络仍是公网，列车在高速运行时，上网速率极低，用户体验差，因此发展专门运用于高速铁路的无线网络变得至关重要。正交频分复用(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，ofdm)技术由于其频谱效率高、抗符号间干扰、接收机复杂度低、带宽分配灵活、方便与多天线技术结合等优势得到学术界和工业界的普遍认可，并被多种通信标准确认为物理层核心传输技术之一，因此，高速铁路的无线网络可以考虑采用ofdm技术。列车在高速运行时(如时速360km/h)，无线网络的信道呈现出快变状态，即信道为频率选择性与时间选择性的双选信道。为了跟踪双选信道，目前主流的信号解调方法是固定的接入点(accesspoint，ap)根据预设的解调导频安插方案在ofdm符号的子载波间和符号间安插周期性的导频，移动的ap根据预先约定好的信道估计方案估计出导频处的信道值，并进行插值得到各个子载波上的信道响应值，最后均衡恢复出正确信号。上述信号解调方法中，导频安插方案与信道估计方案都是固定的，无法确保高速铁路的列车所在的无线网络系统的吞吐率最大，从而浪费网络资源。技术实现要素：本发明实施例提供一种信号解调方法及装置，用以解决现有技术中存在的无法确保高速铁路的列车所在的无线网络系统的吞吐率最大，从而浪费网络资源的问题。根据本发明实施例，提供一种信号解调方法，应用于固定的ap中，所述方法包括：广播前导参数的参数值，以使接收到所述前导参数的参数值且有获取数据需求的移动的ap根据所述前导参数的参数值计算设定参数的参数值后，返回携带所述设定参数的参数值的数据获取请求消息；根据所述移动的ap发送的所述设定参数的参数值和预先建立的信号解调方案集合中每个信号解调方案的平均吞吐率从所述信号解调方案集合中获取选定信号解调方案，所述选定信号解调方案包括调制阶数、解调导频安插子方案和信道估计子方案；根据所述选定信号解调方案中包括的调制阶数和解调导频安插子方案调制获取的数据，得到调制数据；将携带所述调制数据和所述选定信号解调方案的数据获取响应消息发送给所述移动的ap，以使所述移动的ap根据所述选定信号解调方案解调所述调制数据，得到所述获取的数据。具体的，若设定参数的参数值包括信号与干扰加噪声比sinr值、最大多普勒频移和最大时延扩展，所述解调导频安插子方案包括解调导频时域周期和解调导频频域周期，则根据所述移动的ap发送的所述设定参数的参数值和预先建立的信号解调方案集合中每个信号解调方案的平均吞吐率从所述信号解调方案集合中获取选定信号解调方案，具体包括：根据所述sinr值确定调制阶数，根据所述最大多普勒频移确定解调导频时域周期的取值范围，以及根据所述最大时延扩展确定解调导频频域周期的取值范围；从预先建立的信号解调方案集合中获取包括所述调制阶数、所述解调导频时域周期的取值范围和所述解调导频频域周期的取值范围的候选信号解调方案子集；确定所述候选信号解调方案子集中每个候选信号解调方案对应的历史吞吐率的个数是否达到设定数量；若所述候选信号解调方案子集中每个候选信号解调方案对应的历史吞吐率的个数均达到设定数量，则将平均吞吐率最大的信号解调方案确定为选定信号解调方案。可选的，还包括：若所述候选信号解调方案子集中有至少一个候选信号解调方案对应的历史吞吐率的个数未达到设定数量，则从所述候选信号解调方案子集中选取一个信号解调方案，得到选定信号解调方案。具体的，根据所述最大多普勒频移确定解调导频时域周期的取值范围，具体包括：根据下列公式确定解调导频时域周期的取值范围：其中，dpit表示解调导频时域周期，fdoppler表示最大多普勒频移，t表示ofdm符号的周期。具体的，根据所述最大时延扩展确定解调导频频域周期的取值范围，具体包括：根据下列公式确定解调导频频域周期的取值范围：其中，dpif表示解调导频频域周期，σmax表示最大时域扩展，δf表示ofdm符号的子载波间隔。可选的，所述方法还包括：接收所述移动的ap发送的所述选定信号解调方案对应的实时吞吐率；确定所述信号解调方案集合中所述选定信号解调方案对应的历史吞吐率的个数是否达到设定数量；若所述选定信号解调方案对应的历史吞吐率的个数达到所述设定数量，则计算所述选定信号解调方案对应的平均吞吐率和所述实时吞吐率的平均值，将所述平均值替换所述平均吞吐率；若与所述选定信号解调方案对应的历史吞吐率的个数未达到所述设定数量，则将所述信号解调方案对应的历史吞吐率的个数加一，并计算所述选定信号解调方案对应的平均吞吐率和所述实时吞吐率的平均值，将所述平均值替换所述平均吞吐率。根据本发明实施例，还提供一种信号解调装置，应用于固定的ap中，所述装置包括：广播模块，用于广播前导参数的参数值，以使接收到所述前导参数的参数值且有获取数据需求的移动的ap根据所述前导参数的参数值计算设定参数的参数值后，返回携带所述设定参数的参数值的数据获取请求消息；获取模块，用于根据所述移动的ap发送的所述设定参数的参数值和预先建立的信号解调方案集合中每个信号解调方案的平均吞吐率从所述信号解调方案集合中获取选定信号解调方案，所述选定信号解调方案包括调制阶数、解调导频安插子方案和信道估计子方案；调制模块，用于根据所述选定信号解调方案中包括的调制阶数和解调导频安插子方案调制获取的数据，得到调制数据；发送模块，用于将携带所述调制数据和所述选定信号解调方案的数据获取响应消息发送给所述移动的ap，以使所述移动的ap根据所述选定信号解调方案解调所述调制数据，得到所述获取的数据。具体的，若设定参数的参数值包括信号与干扰加噪声比sinr值、最大多普勒频移和最大时延扩展，所述解调导频安插子方案包括解调导频时域周期和解调导频频域周期，则所述获取模块，用于根据所述移动的ap发送的所述设定参数的参数值和预先建立的信号解调方案集合中每个信号解调方案的平均吞吐率从所述信号解调方案集合中获取选定信号解调方案，具体用于：根据所述sinr值确定调制阶数，根据所述最大多普勒频移确定解调导频时域周期的取值范围，以及根据所述最大时延扩展确定解调导频频域周期的取值范围；从预先建立的信号解调方案集合中获取包括所述调制阶数、所述解调导频时域周期的取值范围和所述解调导频频域周期的取值范围的候选信号解调方案子集；确定所述候选信号解调方案子集中每个候选信号解调方案对应的历史吞吐率的个数是否达到设定数量；若所述候选信号解调方案子集中每个候选信号解调方案对应的历史吞吐率的个数均达到设定数量，则将平均吞吐率最大的信号解调方案确定为选定信号解调方案。可选的，所述获取模块，还用于：若所述候选信号解调方案子集中有至少一个候选信号解调方案对应的历史吞吐率的个数未达到设定数量，则从所述候选信号解调方案子集中选取一个信号解调方案，得到选定信号解调方案。具体的，所述获取模块，用于根据所述最大多普勒频移确定解调导频时域周期的取值范围，具体用于：根据下列公式确定解调导频时域周期的取值范围：其中，dpit表示解调导频时域周期，fdoppler表示最大多普勒频移，t表示ofdm符号的周期。具体的，所述获取模块，用于根据所述最大时延扩展确定解调导频频域周期的取值范围，具体用于：根据下列公式确定解调导频频域周期的取值范围：其中，dpif表示解调导频频域周期，σmax表示最大时域扩展，δf表示ofdm符号的子载波间隔。可选的，所述装置还包括：接收模块，用于接收所述移动的ap发送的所述选定信号解调方案对应的实时吞吐率；确定模块，用于确定所述信号解调方案集合中所述选定信号解调方案对应的历史吞吐率的个数是否达到设定数量；计算模块，用于若所述选定信号解调方案对应的历史吞吐率的个数达到所述设定数量，则计算所述选定信号解调方案对应的平均吞吐率和所述实时吞吐率的平均值，将所述平均值替换所述平均吞吐率；若与所述选定信号解调方案对应的历史吞吐率的个数未达到所述设定数量，则将所述信号解调方案对应的历史吞吐率的个数加一，并计算所述选定信号解调方案对应的平均吞吐率和所述实时吞吐率的平均值，将所述平均值替换所述平均吞吐率。本发明有益效果如下：本发明实施例提供一种信号解调方法及装置，通过广播前导参数的参数值，以使接收到所述前导参数的参数值且有获取数据需求的移动的ap根据所述前导参数的参数值计算设定参数的参数值后，返回携带所述设定参数的参数值的数据获取请求消息；根据所述移动的ap发送的所述设定参数的参数值和预先建立的信号解调方案集合中每个信号解调方案的平均吞吐率从所述信号解调方案集合中获取选定信号解调方案，所述选定信号解调方案包括调制阶数、解调导频安插子方案和信道估计子方案；根据所述选定信号解调方案中包括的调制阶数和解调导频安插子方案调制获取的数据，得到调制数据；将携带所述调制数据和所述选定信号解调方案的数据获取响应消息发送给所述移动的ap，以使所述移动的ap根据所述选定信号解调方案解调所述调制数据，得到所述获取的数据。该方案中，不再使用固定的信号解调方案，而是从预先建立的信号解调方案集合中选择选定信号解调方案，进行信号调制和解调，相对于现有技术，可以确保高速铁路的列车所在的无线网络系统的吞吐率最大，从而节省网络资源。附图说明图1为本发明实施例中一种信号解调方法的流程图；图2为本发明实施例中s12的方法流程图；图3为本发明实施例中的下行帧结构的示意图；图4为本发明实施例中下行传输信道中的解调导频时域周期的示意图；图5为本发明实施例中下行传输信道中的解调导频频域周期的示意图；图6为本发明实施例中在winneriid2a信道远点300km/h的仿真统计结果的示意图；图7为本发明实施例中在winneriid2a信道近点300km/h的仿真统计结果的示意图；图8为本发明实施例中一种信号解调装置的结构示意图。具体实施方式针对现有技术中存在的无法确保高速铁路的列车所在的无线网络系统的吞吐率最大，从而浪费网络资源的问题，本发明实施例提供一种信号解调方法，应用于固定的ap中，该固定的ap可以但不限于是高速铁路的无线网络中设置在高速铁路附近的某个固定位置的ap，该方法的流程如图1所示，执行步骤如下：s11：广播前导参数的参数值，以使接收到前导参数的参数值且有获取数据需求的移动的ap根据前导参数的参数值计算设定参数的参数值后，返回携带设定参数的参数值的数据获取请求消息。固定的ap可以设定周期广播前导参数的参数值，其中，设定周期可以根据实际需要进行设定。若在该固定的ap周围的移动的ap接收到该参数值获取消息，并且恰好该移动的ap需要向固定的ap获取数据时，该移动的ap可以根据前导参数的参数值计算设定参数的参数值后，返回携带设定参数的参数值的数据获取请求消息。其中，移动的ap可以但不限于是设置于高速铁路的列车上的ap。s12：根据移动的ap发送的设定参数的参数值和预先建立的信号解调方案集合中每个信号解调方案的平均吞吐率从信号解调方案集合中获取选定信号解调方案。可以预先建立信号解调方案集合，其中的每个信号解调方案包括调制阶数、解调导频安插子方案和信道估计子方案。其中，调制阶数可以根据实际需要进行设定，解调导频安插子方案具体可以是解调导频时域周期和解调导频频域周期的各种组合，信道估计子方案可以但不限于包括下述四种子方案：子方案1：ls信道估计+线性插值+mmse均衡；子方案2：ls+dft信道估计+线性插值+mmse均衡；子方案3：ls信道估计+三次样条插值+mmse均衡；子方案4：ls+dft信道估计+三次样条插值+mmse均衡。固定的ap获取到移动ap发送的设定参数的参数值后，根据移动的ap发送的设定参数的参数值和预先建立的信号解调方案集合中每个信号解调方案的平均吞吐率从信号解调方案集合中获取选定信号解调方案s13：根据选定信号解调方案中包括的调制阶数和解调导频安插子方案调制获取的数据，得到调制数据。s14：将携带调制数据和选定信号解调方案的数据获取响应消息发送给移动的ap，以使移动的ap根据选定信号解调方案解调调制数据，得到获取的数据。该方案中，不再使用固定的信号解调方案，而是从预先建立的信号解调方案集合中选择选定信号解调方案，进行信号调制和解调，相对于现有技术，可以确保高速铁路的列车所在的无线网络系统的吞吐率最大，从而节省网络资源。具体的，上述s11中的前导可以但不限于包括短前导序列(s-preamble)、长前导序列(l-preamble)，设定参数的参数值可以但不限于包括信号与干扰加噪声比(signaltointerferenceplusnoiseratio，sinr)值、最大多普勒频移和最大时延扩展，此时移动的ap根据前导参数的参数值计算设定参数的参数值具体计算过程包括：根据长前导序列估计sinr值；根据接收的长前导序列进行时域信道估计，并根据该时域信道估计值得到时域信道的多径信息，并根据该多径信息计算出最大时延扩展；根据列车速度和相对固定ap的位置算出最大多普勒频移。若解调导频安插子方案包括解调导频时域周期和解调导频频域周期，则上述s12中的根据移动的ap发送的设定参数的参数值和预先建立的信号解调方案集合中每个信号解调方案的平均吞吐率从信号解调方案集合中获取选定信号解调方案，实现过程如图2所示，具体包括：s121：根据sinr值确定调制阶数，根据最大多普勒频移确定解调导频时域周期的取值范围，以及根据最大时延扩展确定解调导频频域周期的取值范围。具体的，根据最大多普勒频移确定解调导频时域周期的取值范围，实现过程具体包括：根据下列公式确定解调导频时域周期的取值范围：其中，dpit表示解调导频时域周期，fdoppler表示最大多普勒频移，t表示ofdm符号的周期。dpit还应该大于1，因为若等于1，说明安插的全都是解调导频，不会携带数据了。具体的，根据最大时延扩展确定解调导频频域周期的取值范围，实现过程具体包括：根据下列公式确定解调导频频域周期的取值范围：其中，dpif表示解调导频频域周期，σmax表示最大时域扩展，δf表示ofdm符号的子载波间隔。dpif还应该大于1，因为若等于1，说明安插的全都是解调导频，不会携带数据了。s122：从预先建立的信号解调方案集合中获取包括调制阶数、解调导频时域周期的取值范围和解调导频频域周期的取值范围的候选信号解调方案子集。信号解调方案集合中包括很多信号解调方案，可以根据s121中获取的调制阶数、解调导频时域周期的取值范围和解调导频频域周期的取值范围选取一部分信号解调方案，得到候选信号解调方案子集。s123：确定候选信号解调方案子集中每个候选信号解调方案对应的历史吞吐率的个数是否达到设定数量，若候选信号解调方案子集中每个候选信号解调方案对应的历史吞吐率的个数均达到设定数量，则执行s124；若候选信号解调方案子集中有至少一个候选信号解调方案对应的历史吞吐率的个数未达到设定数量，则执行s125。s124：将平均吞吐率最大的信号解调方案确定为选定信号解调方案。s125：从候选信号解调方案子集中选取一个信号解调方案，得到选定信号解调方案。可以从候选信号解调方案子集中随机选取一个信号解调方案，得到选定信号解调方案；也可以从候选信号解调方案子集中选取历史吞吐率的个数最小的信号解调方案，得到选定信号解调方案。具体的，s14中承载固定的ap向移动的ap发送的数据获取响应消息的下行帧结构，如图3和4所示。首先参见图3，短前导序列(s-preamble)用作系统粗同步；长前导序列(l-preamble)用作系统精同步及控制信道的信道估计；系统信息信道(sich)用作广播帧结构配置；传输控制信道(cch)用作下行传输信道资源调度；下行传输信道(dl-tch)用作下行业务传输及下行信令传输；下行保护间隔(dgi)用作下行至上行收发保护间隔。再参见图4，解调导频(dpi)用作解调信令和数据。帧结构中的解调导频有着极其重要的作用，它周期性的分布在下行传输信道中，通过调节如图4所示的解调导频时域周期(dpit)和如图5所示的解调导频频域周期(dpif)来跟踪高速铁路的无线网络中的双选信道。dpinum表示解调导频时域连续符号数，为了节省资源，可以将其设为1。可选的，上述方法还包括：接收移动的ap发送的选定信号解调方案对应的实时吞吐率；确定信号解调方案集合中选定信号解调方案对应的历史吞吐率的个数是否达到设定数量；若选定信号解调方案对应的历史吞吐率的个数达到设定数量，则计算选定信号解调方案对应的平均吞吐率和实时吞吐率的平均值，将平均值替换平均吞吐率；若与选定信号解调方案对应的历史吞吐率的个数未达到设定数量，则将信号解调方案对应的历史吞吐率的个数加一，并计算选定信号解调方案对应的平均吞吐率和实时吞吐率的平均值，将平均值替换平均吞吐率。为了确保信号解调方案集合中的吞吐率的精准性，可以根据移动的ap发送的选定信号解调方案对应的实时吞吐率来更新选定信号解调方案对应的历史吞吐率的个数和平均吞吐率。可以通过物理层链路单用户单发单收的仿真来验证上述实施例在双选信道下的特性，仿真采用winnerii信道，它是由scme信道发展而来，是目前较为先进的信道模型。其中d2a场景为高速铁路的无线网络的信道模型，支持速度0-350km/h，带宽100mhz，频率范围2-6ghz。仿真基本参数如下：ofdm基本参数如下表1所示：表1winnerii信道参数设置如下表2所示：表2仿真时采用s12中提到的子方案1、子方案2、子方案3和子方案4，设置列车的运行距离为100m，这样可以采集到足够多的数据进行不同子方案的可靠性的对比。为了方便，将解调导频的dpif设为1，只有dpit变化。下面为在winneriid2a信道远点300km/h最优吞吐对应方案的仿真统计(如图6所示，远点设16qam、1/2码率、bcc编码、17dbsinr(是之前测得per约为10％的值))，运行100m对应超过10000个数据包。如下表3所示，在远点、300km/h、17dbsinr时，系统用子方案2，在dpit＝32(当前条件下最优的子方案)时取到平均最大吞吐率为114.1007mbps。表3下面为在winneriid2a信道近点300km/h时最优吞吐对应方案的仿真统计(如图7所示，近点设64qam、3/4码率、bcc编码、25dbsinr(是之前测得per约为10％的值))，跑100m对应超过10000个数据包。如下表4所示在近点、300km/h、25dbsinr时，系统用子方案4，在dpit＝8(当前条件下最优的子方案)时取到平均最大吞吐率为210.1428mbps；子方案最大吞吐率/mbps对应dpit子方案1197.72348子方案2198.85688子方案3205.22048子方案4210.14288表4从上述的仿真中可以看到，通过使用本实施例的信号解调方法，可以找到最优的方案使得系统的吞吐率最高。基于同一发明构思，本发明实施例提供一种信号解调装置，应用于固定的ap中，该装置的结构如图8所示，包括：广播模块81，用于广播前导参数的参数值，以使接收到前导参数的参数值且有获取数据需求的移动的ap根据前导参数的参数值计算设定参数的参数值后，返回携带设定参数的参数值的数据获取请求消息；获取模块82，用于根据移动的ap发送的设定参数的参数值和预先建立的信号解调方案集合中每个信号解调方案的平均吞吐率从信号解调方案集合中获取选定信号解调方案，选定信号解调方案包括调制阶数、解调导频安插子方案和信道估计子方案；调制模块83，用于根据选定信号解调方案中包括的调制阶数和解调导频安插子方案调制获取的数据，得到调制数据；发送模块84，用于将携带调制数据和选定信号解调方案的数据获取响应消息发送给移动的ap，以使移动的ap根据选定信号解调方案解调调制数据，得到获取的数据。该方案中，不再使用固定的信号解调方案，而是从预先建立的信号解调方案集合中选择选定信号解调方案，进行信号调制和解调，相对于现有技术，可以确保高速铁路的列车所在的无线网络系统的吞吐率最大，从而节省网络资源。具体的，若设定参数的参数值包括信号与干扰加噪声比sinr值、最大多普勒频移和最大时延扩展，解调导频安插子方案包括解调导频时域周期和解调导频频域周期，则获取模块82，用于根据移动的ap发送的设定参数的参数值和预先建立的信号解调方案集合中每个信号解调方案的平均吞吐率从信号解调方案集合中获取选定信号解调方案，具体用于：根据sinr值确定调制阶数，根据最大多普勒频移确定解调导频时域周期的取值范围，以及根据最大时延扩展确定解调导频频域周期的取值范围；从预先建立的信号解调方案集合中获取包括调制阶数、解调导频时域周期的取值范围和解调导频频域周期的取值范围的候选信号解调方案子集；确定候选信号解调方案子集中每个候选信号解调方案对应的历史吞吐率的个数是否达到设定数量；若候选信号解调方案子集中每个候选信号解调方案对应的历史吞吐率的个数均达到设定数量，则将平均吞吐率最大的信号解调方案确定为选定信号解调方案。可选的，获取模块82，还用于：若候选信号解调方案子集中有至少一个候选信号解调方案对应的历史吞吐率的个数未达到设定数量，则从候选信号解调方案子集中选取一个信号解调方案，得到选定信号解调方案。具体的，获取模块82，用于根据最大多普勒频移确定解调导频时域周期的取值范围，具体用于：根据下列公式确定解调导频时域周期的取值范围：其中，dpit表示解调导频时域周期，fdoppler表示最大多普勒频移，t表示ofdm符号的周期。具体的，获取模块82，用于根据最大时延扩展确定解调导频频域周期的取值范围，具体用于：根据下列公式确定解调导频频域周期的取值范围：其中，dpif表示解调导频频域周期，σmax表示最大时域扩展，δf表示ofdm符号的子载波间隔。可选的，上述装置还包括：接收模块，用于接收移动的ap发送的选定信号解调方案对应的实时吞吐率；确定模块，用于确定信号解调方案集合中选定信号解调方案对应的历史吞吐率的个数是否达到设定数量；计算模块，用于若选定信号解调方案对应的历史吞吐率的个数达到设定数量，则计算选定信号解调方案对应的平均吞吐率和实时吞吐率的平均值，将平均值替换平均吞吐率；若与选定信号解调方案对应的历史吞吐率的个数未达到设定数量，则将信号解调方案对应的历史吞吐率的个数加一，并计算选定信号解调方案对应的平均吞吐率和实时吞吐率的平均值，将平均值替换平均吞吐率。本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。尽管已描述了本发明的可选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括可选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。当前第1页12