[發明專利]一種適用于高速相干光通信系統的概率成形編碼方法

有效

• 申請號: 202010597840.6
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111786729B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 鞏小雪;何林航;張琦涵;郭磊;胡安琪
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04B10/516
• 分類號: H04B10/516;H04B10/61
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 李金蓉

本發明公開了一種適用于高速相干光通信系統的概率成形編碼方法，首先用CCDM將均勻輸入的比特序列轉換為符號序列，通過LDPC碼對傳輸的符號序列進行信道編碼，輸出的最終實值序列；在接收端采用LDPC置信傳播算法進行譯碼。采用了LDPC與CCDM聯合編碼的概率成形方法來防止在傳輸過程中冗余位出現差錯導致系統性能損失，最后搭建了基于偏振復用概率成形的多進制正交幅度調制相干光通信系統進一步證明本方法適用于高速相干光系統。本發明中高速相干光通信系統的概率成形編碼方法不僅能降低系統復雜度，還能使系統的信道容量得到有效的提升并增加成形增益。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，特別涉及適用于高速相干光通信系統的概率成形編碼方法。

背景技術

現代的高速相干傳輸系統，在向著實現更遠的傳輸距離和更大的系統容量的目標不斷演進。為了提升光纖系統的傳輸容量，勢必要提高傳輸信號的頻譜效率(Spectralefficiency,SE)。因此，近些年來的高速光纖傳輸系統中，大多選擇QPSK、16QAM和64QAM等高階調制格式的信號進行傳輸。然而信號在光纖信道中進行傳輸時會受到功率的限制，而提升發射功率的同時，會使得系統受到的非線性效應的影響也隨之增加。為了在不增加發射功率的情況下提高頻譜效率，必須對信號進行優化星座成形。采用信號成形技術能夠實現在提高信息傳輸速率的同時有效地提高頻譜效率。概率成形的信號星座圖各點間隔相同，通過改變各個星座點的先驗概率，使其具有不同的概率，從而可使系統的信道容量得到有效的提升。在實際系統中應用概率成形方案時，對于信號星座點的先驗概率的改變大多是通過編碼加入冗余比特的方式實現的，因此無需改變發射端調制器的結構，也更加容易得到實現。然而現有概率成形方案復雜度較高，成形增益較低。

發明內容

針對現有研究中存在的不足，本發明提出恒定構成分布匹配器(ConstantComposition?Distribution?Matcher，CCDM)與低密度奇偶校驗(Low-density?Parity-check,LDPC)碼編碼聯合的概率成形編碼方法，通過分布匹配器將均勻輸入的比特序列轉換為概率分布接近麥克斯韋－波爾茲曼分布的符號序列以獲取成形增益，將CCDM與LDPC編碼器進行聯合設計，通過LDPC碼對傳輸的符號序列進行信道編碼的同時，使其仍能保持概率成形后的概率分布，最大化成形增益；并致力于解決在傳輸過程中光纖信道中存在的噪聲、色散、非線性等因素會導致信號失真問題，提高系統的傳輸性能，從而實現高速相干光傳輸。

鑒于此，本發明采用的技術方案是，一種適用于高速相干光通信系統的概率成形編碼方法，包括以下步驟：

步驟1：通過分布匹配器將均勻輸入的比特序列轉換為概率分布接近麥克斯韋－波爾茲曼分布的符號序列；

步驟2：通過LDPC碼對傳輸的符號序列進行信道編碼，輸出的最終實值序列；

步驟3：在接收端采用LDPC置信傳播算法進行譯碼。

進一步，所述步驟1具體包括以下步驟：

輸入信號長度為k的二進制比特序列X＝{X₁X₂…X_k}，將該比特序列經過分布匹配器，通過加入冗余的方式對序列進行外編碼，得到長度為n的符號序列Y＝{Y₁Y₂…Y_n}。

更具體地，所述步驟2具體包括以下步驟：

隨機二進制比特流D^k產生比特序列被分為兩部分，其中一部分進入分布匹配器中，用來生成振幅Aⁿ＝A₁...A_n，另一部分長度為γn的比特序列U^γn作為附加數據位一同進入LDPC編碼器進行前向糾錯編碼；