[发明专利]基于不对称多边形调制与比特级本体标签的概率成形方法

说明书

本发明公开了基于不对称多边形调制与比特级本体标签的概率成形方法，本发明将原本的信号星座图进行了优化，在满足最小欧式距离的条件下，密集了星座图的空间优势，提出了不对称多边形QAM星座图。同时通过将之与提出的比特级本体标签概率成形方式相结合，从而简化了不对称多边形QAM星座图成为六边形星座图，相比于传统的方形或星形星座图，提高了输入信号低能量点的分布概率，使整个系统可获得较高的频谱效率和优良的传输性能。

技术领域

本发明属于光传输技术领域，具体涉及基于不对称多边形调制与比特级本体标签的概率成形方法。

背景技术

随着大数据，云计算，虚拟现实在社会生活中的广泛应用与发展不断，互联网数据中心的数据量呈指数级飞速增长，数据中心的数据流量占网络全部数据量的比例越来越大。大数据时代，为了满足对于短距离光互连超高速通信系统的低复杂度，低功耗，高通信容量，高交换容量，高数据处理能力的要求，各式各样的通信系统与复用调制互连技术层出不穷。脉冲幅度调制(PSK)，直调直检技术(IMDD)，无载波幅相调制(CAP)，离散多音调制技术(DMT)等，由于简单灵活高效的特点，在短距离光互连超高速通信系统中均有一定的应用。其中，无载波幅相调制由于系统架构灵活度高，数据处理复杂度低，功率损耗小的特点，在国际上受到广泛关注。目前，基于OOFDM－CAP，WDM－CAP的短距离光互连超高速通信系统研究已经初见成效。2016年，J Wei等人将56Gb/s的多波段CAP用于超高速光互连通信系统。随后，3维CAP调制，多维CAP调制，多级多维CAP调制逐渐实验成功，极大地丰富了光互连通信系统的组网多样性，同时提高了系统的通信性能。

为了进一步提高通信系统的信道容量和交换容量，如何最大程度的提高单信道载波的传输承载能力使之接近香农限成为了急需解决的问题。其中，概率成形具有接近香农极限的理论原型，动态可适应性的逻辑结构，弹性灵活的多级联合模式，因而概率成形成为国际上的热点话题并取得了长足的进步。2015年，Buchali F等人基于概率成形64-QAM实现了一个提高信道容量和速率可适应传输系统，使用概率整形实现数据速率和带宽的可控性调节。同年，Buchali F等人更加深入的对于概率成形QAM星座在高容量通信中的优势。2016年，Pan C等人WDM系统中的16-QAM概率成形，使系统性能有7.1％的改善。随后，概率成形QAM信号在非线性信道，广播信道，海底光缆信道中的性能依次得到研究。我们也研究过概率成形QAM信号星形星座与方形星座的性能对比等等。然而，常规的方形或星形QAM星座图使信号收敛于判决区域时存在较多的空间空隙，难以充分提升系统性能，更降低了概率成形的成形增益。因此，优化星座图构造迫在眉睫。

在本发明中，我们提出了一种基于比特级本体标签与不对称多边形星座概率成形方法。以函数一一对应，比特扩容的方式进行比特级本体标签概率成形，降低了概率成形的算法复杂度，提高了算法的灵活适应性，减少了信号的冗余。不对称多边形星座图充分利用了星座空间的欧式距离，减小了星座图间隙空间。比特级本体标签与六边形星座概率成形方式，充分综合了两者的优势，并将不对称多边形星座图简化为正六边形，最大程度的降低了信号的平均功率，提高了系统的传输速率，信道容量和系统的性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供基于不对称多边形调制与比特级本体标签的概率成形方法。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

基于不对称多边形调制与比特级本体标签的概率成形方法，包括以下步骤：

步骤一：在输入端，输入单路二进制比特流到串并转换单元，经过串并转换后输出五路并行二进制流信号；

步骤二：比特级本体标签概率成形分布匹配器对于生成的五路二进制数据进行识别和整体转换，确认最终的输出信号，输出信号中星座点的分布已经达到了提升低能量星座点的分布概率、降低高能量星座点的分布概率的目的；