[发明专利]一种适用于高速相干光通信系统的概率成形编码方法

说明书

本发明公开了一种适用于高速相干光通信系统的概率成形编码方法，首先用CCDM将均匀输入的比特序列转换为符号序列，通过LDPC码对传输的符号序列进行信道编码，输出的最终实值序列；在接收端采用LDPC置信传播算法进行译码。采用了LDPC与CCDM联合编码的概率成形方法来防止在传输过程中冗余位出现差错导致系统性能损失，最后搭建了基于偏振复用概率成形的多进制正交幅度调制相干光通信系统进一步证明本方法适用于高速相干光系统。本发明中高速相干光通信系统的概率成形编码方法不仅能降低系统复杂度，还能使系统的信道容量得到有效的提升并增加成形增益。

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及适用于高速相干光通信系统的概率成形编码方法。

背景技术

现代的高速相干传输系统，在向着实现更远的传输距离和更大的系统容量的目标不断演进。为了提升光纤系统的传输容量，势必要提高传输信号的频谱效率(Spectralefficiency,SE)。因此，近些年来的高速光纤传输系统中，大多选择QPSK、16QAM和64QAM等高阶调制格式的信号进行传输。然而信号在光纤信道中进行传输时会受到功率的限制，而提升发射功率的同时，会使得系统受到的非线性效应的影响也随之增加。为了在不增加发射功率的情况下提高频谱效率，必须对信号进行优化星座成形。采用信号成形技术能够实现在提高信息传输速率的同时有效地提高频谱效率。概率成形的信号星座图各点间隔相同，通过改变各个星座点的先验概率，使其具有不同的概率，从而可使系统的信道容量得到有效的提升。在实际系统中应用概率成形方案时，对于信号星座点的先验概率的改变大多是通过编码加入冗余比特的方式实现的，因此无需改变发射端调制器的结构，也更加容易得到实现。然而现有概率成形方案复杂度较高，成形增益较低。

发明内容

针对现有研究中存在的不足，本发明提出恒定构成分布匹配器(ConstantComposition Distribution Matcher，CCDM)与低密度奇偶校验(Low-density Parity-check,LDPC)码编码联合的概率成形编码方法，通过分布匹配器将均匀输入的比特序列转换为概率分布接近麦克斯韦－波尔兹曼分布的符号序列以获取成形增益，将CCDM与LDPC编码器进行联合设计，通过LDPC码对传输的符号序列进行信道编码的同时，使其仍能保持概率成形后的概率分布，最大化成形增益；并致力于解决在传输过程中光纤信道中存在的噪声、色散、非线性等因素会导致信号失真问题，提高系统的传输性能，从而实现高速相干光传输。

鉴于此，本发明采用的技术方案是，一种适用于高速相干光通信系统的概率成形编码方法，包括以下步骤：

步骤1：通过分布匹配器将均匀输入的比特序列转换为概率分布接近麦克斯韦－波尔兹曼分布的符号序列；

步骤2：通过LDPC码对传输的符号序列进行信道编码，输出的最终实值序列；

步骤3：在接收端采用LDPC置信传播算法进行译码。

进一步，所述步骤1具体包括以下步骤：

输入信号长度为k的二进制比特序列X＝{X₁X₂…X_k}，将该比特序列经过分布匹配器，通过加入冗余的方式对序列进行外编码，得到长度为n的符号序列Y＝{Y₁Y₂…Y_n}。

更具体地，所述步骤2具体包括以下步骤：

随机二进制比特流D^k产生比特序列被分为两部分，其中一部分进入分布匹配器中，用来生成振幅Aⁿ＝A₁...A_n，另一部分长度为γn的比特序列U^γn作为附加数据位一同进入LDPC编码器进行前向纠错编码；