[發明專利]基于不對稱多邊形調制與比特級本體標簽的概率成形方法

有效

• 申請號: 201811127834.3
• 申請日: 2018-09-26
• 公開（公告）號: CN109347782B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 劉博;張麗佳;毛雅亞;徐星;忻向軍;孫婷婷;趙立龍;吳泳鋒;劉少鵬;宋真真;王俊鋒;哈特;姜蕾
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H04L27/34
• 分類號: H04L27/34;H04L27/36
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本發明公開了基于不對稱多邊形調制與比特級本體標簽的概率成形方法，本發明將原本的信號星座圖進行了優化，在滿足最小歐式距離的條件下，密集了星座圖的空間優勢，提出了不對稱多邊形QAM星座圖。同時通過將之與提出的比特級本體標簽概率成形方式相結合，從而簡化了不對稱多邊形QAM星座圖成為六邊形星座圖，相比于傳統的方形或星形星座圖，提高了輸入信號低能量點的分布概率，使整個系統可獲得較高的頻譜效率和優良的傳輸性能。

技術領域

本發明屬于光傳輸技術領域，具體涉及基于不對稱多邊形調制與比特級本體標簽的概率成形方法。

背景技術

隨著大數據，云計算，虛擬現實在社會生活中的廣泛應用與發展不斷，互聯網數據中心的數據量呈指數級飛速增長，數據中心的數據流量占網絡全部數據量的比例越來越大。大數據時代，為了滿足對于短距離光互連超高速通信系統的低復雜度，低功耗，高通信容量，高交換容量，高數據處理能力的要求，各式各樣的通信系統與復用調制互連技術層出不窮。脈沖幅度調制(PSK)，直調直檢技術(IMDD)，無載波幅相調制(CAP)，離散多音調制技術(DMT)等，由于簡單靈活高效的特點，在短距離光互連超高速通信系統中均有一定的應用。其中，無載波幅相調制由于系統架構靈活度高，數據處理復雜度低，功率損耗小的特點，在國際上受到廣泛關注。目前，基于OOFDM－CAP，WDM－CAP的短距離光互連超高速通信系統研究已經初見成效。2016年，J Wei等人將56Gb/s的多波段CAP用于超高速光互連通信系統。隨后，3維CAP調制，多維CAP調制，多級多維CAP調制逐漸實驗成功，極大地豐富了光互連通信系統的組網多樣性，同時提高了系統的通信性能。

為了進一步提高通信系統的信道容量和交換容量，如何最大程度的提高單信道載波的傳輸承載能力使之接近香農限成為了急需解決的問題。其中，概率成形具有接近香農極限的理論原型，動態可適應性的邏輯結構，彈性靈活的多級聯合模式，因而概率成形成為國際上的熱點話題并取得了長足的進步。2015年，Buchali F等人基于概率成形64-QAM實現了一個提高信道容量和速率可適應傳輸系統，使用概率整形實現數據速率和帶寬的可控性調節。同年，Buchali F等人更加深入的對于概率成形QAM星座在高容量通信中的優勢。2016年，Pan C等人WDM系統中的16-QAM概率成形，使系統性能有7.1％的改善。隨后，概率成形QAM信號在非線性信道，廣播信道，海底光纜信道中的性能依次得到研究。我們也研究過概率成形QAM信號星形星座與方形星座的性能對比等等。然而，常規的方形或星形QAM星座圖使信號收斂于判決區域時存在較多的空間空隙，難以充分提升系統性能，更降低了概率成形的成形增益。因此，優化星座圖構造迫在眉睫。

在本發明中，我們提出了一種基于比特級本體標簽與不對稱多邊形星座概率成形方法。以函數一一對應，比特擴容的方式進行比特級本體標簽概率成形，降低了概率成形的算法復雜度，提高了算法的靈活適應性，減少了信號的冗余。不對稱多邊形星座圖充分利用了星座空間的歐式距離，減小了星座圖間隙空間。比特級本體標簽與六邊形星座概率成形方式，充分綜合了兩者的優勢，并將不對稱多邊形星座圖簡化為正六邊形，最大程度的降低了信號的平均功率，提高了系統的傳輸速率，信道容量和系統的性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供基于不對稱多邊形調制與比特級本體標簽的概率成形方法。

為實現上述技術目的，本發明采取的技術方案為：

基于不對稱多邊形調制與比特級本體標簽的概率成形方法，包括以下步驟：

步驟一：在輸入端，輸入單路二進制比特流到串并轉換單元，經過串并轉換后輸出五路并行二進制流信號；

步驟二：比特級本體標簽概率成形分布匹配器對于生成的五路二進制數據進行識別和整體轉換，確認最終的輸出信號，輸出信號中星座點的分布已經達到了提升低能量星座點的分布概率、降低高能量星座點的分布概率的目的；