[发明专利]一种用于24维格莱调制的部分差分编解码方法及系统有效

专利信息
申请号: 201711437301.0 申请日: 2017-12-26
公开(公告)号: CN108155948B 公开(公告)日: 2019-08-13
发明(设计)人: 曾韬;李捷;孟利恒;杨奇;余少华 申请(专利权)人: 武汉邮电科学研究院
主分类号: H04B10/516 分类号: H04B10/516;H04B10/61
代理公司: 武汉智权专利代理事务所(特殊普通合伙) 42225 代理人: 彭程程
地址: 430074 湖*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 调制 歧义 编解码 载波恢复 码字 向量 编码生成矩阵 差分编码数据 恢复原始数据 最大似然判决 相乘 相干光通信 编码数据 差分编码 差分解码 代数结构 接收数据 判决数据 信号加载 比特位 发送端 接收端 高维 码元 取反 输出 恢复
【说明书】:

一种用于24维格莱调制的部分差分编解码方法,涉及相干光通信领域,在发送端,数据每12bit分为一组,将比特0到比特4进行部分差分编码,比特5到比特11保持不变,得到12位的部分差分编码数据;用编码数据与格莱码编码生成矩阵相乘,得到24位的格莱码字;将格莱码字转变为24维的格莱向量,调制连续的24个BPSK码元,调制后的信号加载在光中输出;在接收端,当载波恢复发生歧义,得到的格莱向量被取反,通过最大似然判决恢复出12bit判决数据,对比特0到比特4做差分解码,恢复原始数据。本发明利用高维调制的代数结构,对载波恢复歧义解影响的部分比特位进行差分编解码,消除歧义解的影响,避免接收数据错误。

技术领域

本发明涉及相干光通信领域,具体来讲涉及一种用于24维格莱调制的部分差分编解码方法及系统。

背景技术

在相干光通信中,要提高系统的光信噪比容限(Optic Signal Noise Rate,OSNR),需要尽可能提高星座点之间最小欧式距离。现有研究表明,可以通过在多维空间恰当地提高最小欧式距离。对于高维空间,由于块形码的汉明距离与多维空间的星座点的欧式距离的平方成正比关系,可以借用前向纠错(Forward Error Correction,FEC)的已有成果设计星座点分布,提高最小欧式距离。

一个典型的例子是对应于扩展格莱码的24维格莱向量调制。扩展格莱码(Golaycode)为经典FEC纠错码,其码长24,信息符号长为12,编码效率为1/2,汉明距离等于8,具有强大的纠错能力。参照格莱码的代数结构,我们可以给出的对应24维格莱调制方式。具体做法是,在24维向量空间里,在可能有的224个星座点位置中,按照扩展格莱码的212=4096个取值选取对应星座点,格莱码字的一个比特对应于24维向量中的一维。这个比特为0时,这个一维向量取值1;这个比特为1时,这个一维向量取值-1。24维格莱调制的最小欧式距离的平方会扩大8倍,考虑到其信息净速率缩小到原来1/2,其渐进能效率(asymptotic powerefficiency)提高了四倍。渐进能效率的定义为其中dmin为最小欧式距离,Eb为每bit能量。虽然高维调制增加了星座点间的最小欧式距离,但维度的增加会带来每个星座点的相邻星座点数量的指数增长,并带来对应的误码率增加。

研究表明,在BER=10E-3,24维格莱调制的OSNR容限比BPSK(Binary Phase ShiftKeying,二进制相移键控)提高3dB;而在低BER(Bit Error Ratio,比特出错概率)区,24维格莱调制的OSNR容限比BPSK提高更大。所以,对于功率受限系统,24维格莱调制可以大幅提高系统性能。

相干光通信接收机的数字信号处理过程一般如下:

色散补偿→时钟恢复→自适应滤波(完成偏振解复用与偏振模色散补偿)→载波恢复(频差估计与补偿)→载波恢复(相位噪声估计与补偿)→码元判决→差分解码。

在实际系统中,经过自适应滤波器后,已经完成了残余色散补偿与偏振解复用,所得数据为调制数据乘以频差因子与相位噪声因子之积。假设我们使用的是MPSK信号,则经自适应滤波器处理后的数据可写为

E(n)=max(j*Xn/M*2π)exp[j2πnΔfT+θ],Xn=0,1,…M-1

(1)

其中exp(j*Xn/M*2π)为调制信号,n表示第n个码元,Xn为调制数据,具有M个取值,T为码元周期,Δf为发送激光器与本地激光器的频差,而θ由发送激光器与本地激光器的初始相位差与相位噪声决定。所以,要想计算出调制数据,我们必须求出Δf和θ,并在此后的计算中加以消除

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