[发明专利]一种基于非线性均衡与FEC结合的译码算法

说明书

本发明公开了一种基于非线性均衡与FEC结合的译码算法，属于光纤通信技术领域，包括：步骤A：选用高斯近似构造法构造Polar码；步骤B：对编码后的码字进行映射；步骤C：对映射后的信号进行传输处理；步骤D：对信号进行LLR估计；步骤E：译码判决。该方法针对于软判决FEC，实现高性能低复杂度的Polar码编译码PAM传输系统，针对非等同高斯分布模型，结合深度神经网络，在LLR估计过程中考虑传输中的非线性损伤，提高了Polar码的译码性能。采用本发明的方法相较于传统的基于相同高斯分布估计的方法可以获得约0.9dB左右的增益。

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，具体涉及一种基于非线性均衡与FEC结合的译码算法。

背景技术

在PAM传输系统中，由于受到成本等因素的限制，器件的带宽往往不足以支撑信号的无码间干扰传输，并且发射端的调制器和接收端的探测器都会引入器件型非线性损伤。在C波段传输时，光纤中的色散与调制器啁啾相互作用，经过平方率检测之后失去相位信息，同样造成了信号损伤。采用均衡技术例如FFE，VNLE等可以在一定程度上对光传输系统中的这些损伤进行补偿，降低其对传输信号质量的影响，提升系统的误码率性能，但是这并不能完全满足日益增长的对光传输速率和光功率预算的需求。

在实际应用中，PAM系统在信道均衡之后通常需要结合FEC技术，通过在信号中加入少量的冗余信息，使得接收序列具有自动检查并纠正突发错误的能力，以进一步降低了误码率，提高传输系统的可靠性。目前FEC技术通常是基于加性高斯白噪声信道建立的数学模型，并进行信道编译码的探索与研究。然而，均衡技术很难完全消除光传输系统损伤，即使增加滤波器抽头数量，增加非线性阶数与记忆深度，采用深度神经网络均衡器等方法都很难完全补偿损伤引起的码间干扰，而残余的码间干扰会影响送入FEC译码的信号，导致PAM中每个幅度的符号不再满足独立同分布，破坏了FEC编译码的AWGN信道理论假设，限制了译码器的性能。

发明内容

针对现有的均衡技术很难完全消除光传输系统损伤，采用均衡器等方法都很难完全补偿损伤引起的码间干扰，而残余的码间干扰会影响送入FEC译码的信号，导致PAM中每个幅度的符号不再满足独立同分布，破坏了FEC编译码的AWGN信道理论假设，限制了译码器的性能等多方面缺陷，本发明提供了一种基于非线性均衡与FEC结合的译码算法，该方法针对于软判决FEC，实现高性能低复杂度的Polar码编译码PAM传输系统，针对非等同高斯分布模型，结合深度神经网络，在LLR估计过程中考虑传输中的非线性损伤，提高了Polar码的译码性能。

本发明通过如下技术方案实现：

一种基于非线性均衡与FEC结合的译码算法，具体包括如下步骤：

步骤A：选用高斯近似构造法构造Polar码；

步骤B：对编码后的码字进行映射；

步骤C：对映射后的信号进行传输处理；

步骤D：对信号进行LLR估计；

步骤E：译码判决。

进一步地，步骤A具体如下：

步骤A1：确定信息比特和冻结比特的位置，并根据比特信道容量进行重新排列，得到比特序列X_N；

步骤A2：将信息比特放入容量较大的比特信道，而将冻结比特放入容量较小的比特信道中，然后通过模二加方法对比特信道进行极化，从而获得编码后的码字C_N，该过程表示为：

其中，G_N为生成矩阵，B_N为比特位反转操作矩阵，而代表了矩阵的n次克罗内克积。

进一步地，步骤B具体如下：