一种数字信号优化传输方法

技术领域

本发明属于数字信号处理技术领域，具体是指一种数字信号优化传输方法。

背景技术

数字信号优化传输方法是现代通信领域的一项重要技术，它旨在提高带宽利用率和信号传输质量，降低能源消耗，增强通信系统的性能，从而推动通信技术的进步，满足不断增长的通信需求。

但在现有的数字信号优化传输过程中，存在数字信号受到信道衰落、多径干扰、电磁干扰等影响，导致误码率增加的技术问题；存在高速率传输占用较大频谱资源，导致宽带资源短缺的技术问题；存在由于信号衰减和失真，导致信号质量低，缺少一种保持信号完整性和可靠性的传输方法的技术问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种数字信号优化传输方法，针对在数字信号优化传输过程中，存在数字信号受到信道衰落、多径干扰、电磁干扰等影响，导致误码率增加的技术问题，本方案采用基于莫尔小波变换的滤波算法，去除信号的噪声，减少信号在传输过程中带来的衰减效应，增强了信号的抗干扰能力；针对在数字信号优化传输过程中，存在高速率传输占用较大频谱资源，导致宽带资源短缺的技术问题，本方案采用基于离散余弦变换的霍夫曼编码，对信号进行压缩，充分利用有限的带宽资源，减少了带宽资源的消耗；针对在数字信号优化传输过程中，存在由于信号衰减和失真，导致信号质量低，缺少一种保持信号完整性和可靠性的传输方法的技术问题，本方案采用查找表预失真补偿算法，减少了信号衰减和失真的影响，提高了信号完整性和可靠性。

本发明采取的技术方案如下：本发明提供的一种数字信号优化传输方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1：信号采样，具体为通过模数转换器进行采样，将采集到的模拟信号转换为数字信号Sig

步骤S2：信号预处理，具体为通过莫尔小波函数，对数字信号Sig

步骤S3：信号编码，具体为通过离散余弦变换，对滤波信号Sig

步骤S4：信号预失真补偿，具体为采用查找表预失真补偿算法，对霍夫曼编码信号Huf进行预失真补偿操作，得到预失真补偿信号Sig

步骤S5：信号传输。

作为本方案的进一步改进，在步骤S2中，所述信号预处理，采用基于莫尔小波变换的滤波算法，对数字信号Sig

步骤S21：采用莫尔小波变换，对数字信号Sig

步骤S211：定义小波函数，计算公式为：

式中，t是时间变量，q是控制小波函数频率的缩放因子，p是控制小波函数时间轴位置的平移参数，ω

步骤S212：定义莫尔小波函数，计算公式为：

式中，

步骤S213：通过莫尔小波函数，对数字信号Sig

步骤S22：采用无限冲激响应滤波器，对增强信号Sig

步骤S221：通过调整无限冲激响应滤波器传递函数，优化无限冲激响应滤波器的性能，计算公式为：

式中，y

步骤S222：定义无限冲激响应滤波器差分方程，计算公式为：

式中，m是时间索引，a(m)是m时间索引下的滤波输出信号值，a(m-j)是过去时刻的滤波输出信号值，b(m-i)是过去时刻的滤波输入信号值；

步骤S223：依据滤波器前馈系数y

作为本方案的进一步改进，在步骤S3中，所述信号编码具体为基于离散余弦变换的霍夫曼编码，包括以下步骤：

步骤S31：获取滤波信号Sig

Sig

式中，Si

步骤S32：定义离散余弦变换函数，计算公式为：

式中，α是离散余弦变换参数，Dc(α)是离散余弦变换函数，β

步骤S33：通过离散余弦变换函数，对滤波信号Sig

步骤S34：通过霍夫曼编码，对离散余弦变换系数Ds进行编码，包括以下步骤：

步骤S341：依据离散余弦变换系数Ds的幅值和频率，构建离散余弦变换系数权重集，计算公式为：

Wih＝(w

式中，Wih是离散余弦变换系数权重集，w

步骤S342：依据离散余弦变换系数权重集Wih，构建霍夫曼符号字母表C，所述霍夫曼符号字母表C与离散余弦变换系数权重集Wih相对应；

步骤S343：通过计算霍夫曼符号字母表C中每个霍夫曼符号的平均信息量，衡量霍夫曼编码长度，计算公式为：

式中，C

步骤S344：依据离散余弦变换系数权重集Wih和霍夫曼符号字母表C，通过霍夫曼编码算法，构建霍夫曼树，计算得到霍夫曼编码信号Huf。

作为本方案的进一步改进，在步骤S4中，所述信号预失真补偿，包括以下步骤：

步骤S41：定义查找表Tab，采集训练数据，所述训练数据包括发送信号St

步骤S42：依据霍夫曼编码算法，对接收信号St

步骤S43：采用查找表预失真补偿算法，对霍夫曼编码信号Huf进行预失真补偿操作，包括以下步骤：

步骤S431：计算发送信号St

er(v)＝St

式中，v是信号索引，er(v)是v信号索引下的传输误差，St

步骤S432：更新查找表Tab和查找表计数器Cot，计算公式为：

式中，z是查找表索引，Tab(z)是z查找表索引下的数值，Cot(z)是z查找表索引下的查找表计数器值；

步骤S433：计算平均传输误差，更新查找表Tab，计算公式为：

式中，Tab

步骤S434：通过平均传输误差与发送信号St

步骤S435：依据所述预设补偿值Sig

作为本方案的进一步改进，在步骤S5中，所述信号传输，具体为采用二维正交幅度调制对预失真补偿信号Sig

采用上述方案本发明取得的有益效果如下：

(1)针对在数字信号优化传输过程中，存在数字信号受到信道衰落、多径干扰、电磁干扰等影响，导致误码率增加的技术问题，本方案采用基于莫尔小波变换的滤波算法，去除信号的噪声，减少信号在传输过程中带来的衰减效应，增强了信号的抗干扰能力。

(2)针对在数字信号优化传输过程中，存在高速率传输占用较大频谱资源，导致宽带资源短缺的技术问题，本方案采用基于离散余弦变换的霍夫曼编码，对信号进行压缩，充分利用有限的带宽资源，减少了带宽资源的消耗。

(3)针对在数字信号优化传输过程中，存在由于信号衰减和失真，导致信号质量低，缺少一种保持信号完整性和可靠性的传输方法的技术问题，本方案采用查找表预失真补偿算法，减少了信号衰减和失真的影响，提高了信号完整性和可靠性。

附图说明

图1为本发明提供的一种数字信号优化传输方法的流程示意图；

图2为步骤S2的流程示意图；

图3为步骤S3的流程示意图；

图4为步骤S4的流程示意图。

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一，参阅图1，本发明提供的一种数字信号优化传输方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1：信号采样，具体为通过模数转换器进行采样，将采集到的模拟信号转换为数字信号Sig

步骤S2：信号预处理，具体为通过莫尔小波函数，对数字信号Sig

步骤S3：信号编码，具体为通过离散余弦变换，对滤波信号Sig

步骤S4：信号预失真补偿，具体为采用查找表预失真补偿算法，对霍夫曼编码信号Huf进行预失真补偿操作，得到预失真补偿信号Sig

步骤S5：信号传输。

实施例二，参阅图1和图2，该实施例基于上述实施例，进一步地，在步骤S2中，所述信号预处理，采用基于莫尔小波变换的滤波算法，对数字信号Sig

步骤S21：采用莫尔小波变换，对数字信号Sig

步骤S211：定义小波函数，计算公式为：

式中，t是时间变量，q是控制小波函数频率的缩放因子，p是控制小波函数时间轴位置的平移参数，ω

步骤S212：定义莫尔小波函数，计算公式为：

式中，

步骤S213：通过莫尔小波函数，对数字信号Sig

步骤S22：采用无限冲激响应滤波器，对增强信号Sig

步骤S221：通过调整无限冲激响应滤波器传递函数，优化无限冲激响应滤波器的性能，计算公式为：

式中，y

步骤S222：定义无限冲激响应滤波器差分方程，计算公式为：

式中，m是时间索引，a(m)是m时间索引下的滤波输出信号值，a(m-j)是过去时刻的滤波输出信号值，b(m-i)是过去时刻的滤波输入信号值；

步骤S223：依据滤波器前馈系数y

通过执行上述操作，针对在数字信号优化传输过程中，存在数字信号受到信道衰落、多径干扰、电磁干扰等影响，导致误码率增加的技术问题，本方案采用基于莫尔小波变换的滤波算法，去除信号的噪声，减少信号在传输过程中带来的衰减效应，增强了信号的抗干扰能力。

实施例三，参阅图1和图3，该实施例基于上述实施例，进一步地，在步骤S3中，所述信号编码具体为基于离散余弦变换的霍夫曼编码，包括以下步骤：

步骤S31：获取滤波信号Sig

Sig

式中，Si

步骤S32：定义离散余弦变换函数，计算公式为：

式中，α是离散余弦变换参数，Dc(α)是离散余弦变换函数，β

步骤S33：通过离散余弦变换函数，对滤波信号Sig

步骤S34：通过霍夫曼编码，对离散余弦变换系数Ds进行编码，包括以下步骤：

步骤S341：依据离散余弦变换系数Ds的幅值和频率，构建离散余弦变换系数权重集，计算公式为：

Wih＝(w

式中，Wih是离散余弦变换系数权重集，w

步骤S342：依据离散余弦变换系数权重集Wih，构建霍夫曼符号字母表C，所述霍夫曼符号字母表C与离散余弦变换系数权重集Wih相对应；

步骤S343：通过计算霍夫曼符号字母表C中每个霍夫曼符号的平均信息量，衡量霍夫曼编码长度，计算公式为：

式中，C

步骤S344：依据离散余弦变换系数权重集Wih和霍夫曼符号字母表C，通过霍夫曼编码算法，构建霍夫曼树，计算得到霍夫曼编码信号Huf；

通过执行上述操作，针对在数字信号优化传输过程中，存在高速率传输占用较大频谱资源，导致宽带资源短缺的技术问题，本方案采用基于离散余弦变换的霍夫曼编码，对信号进行压缩，充分利用有限的带宽资源，减少了带宽资源的消耗。

实施例四，参阅图1和图4，该实施例基于上述实施例，进一步地，在步骤S4中，所述信号预失真补偿，包括以下步骤：

步骤S41：定义查找表Tab，采集训练数据，所述训练数据包括发送信号St

步骤S42：依据霍夫曼编码算法，对接收信号St

步骤S43：采用查找表预失真补偿算法，对霍夫曼编码信号Huf进行预失真补偿操作，包括以下步骤：

步骤S431：计算发送信号St

er(v)＝St

式中，v是信号索引，er(v)是v信号索引下的传输误差，St

步骤S432：更新查找表Tab和查找表计数器Cot，计算公式为：

式中，z是查找表索引，Tab(z)是z查找表索引下的数值，Cot(z)是z查找表索引下的查找表计数器值；

步骤S433：计算平均传输误差，更新查找表Tab，计算公式为：

式中，Tab

步骤S434：通过平均传输误差与发送信号St

步骤S435：依据所述预设补偿值Sig

通过执行上述操作，针对在数字信号优化传输过程中，存在由于信号衰减和失真，导致信号质量低，缺少一种保持信号完整性和可靠性的传输方法的技术问题，本方案采用查找表预失真补偿算法，减少了信号衰减和失真的影响，提高了信号完整性和可靠性。

实施例五，参阅图1，该实施例基于上述实施例，进一步地，在步骤S5中，所述信号传输，具体为采用二维正交幅度调制对预失真补偿信号Sig

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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。