[发明专利]一种基于比特加权分布的光正交频分复用系统和通信方法

说明书

一种基于比特加权分布的光正交频分复用系统和通信方法，数据源模块生成伪随机码序列；概率整形模块采用比特加权分布匹配算法实现概率整形；信道编码模块进行LDPC编码；正交幅度调制模块对LDPC编码后的数据进行16QAM调制；正交频分复用调制模块依次执行离散傅里叶变换、子载波映射、正交频分复用调制，得到电信号；电/光转换模块将该电信号通过马赫‑曾德尔调制器加载到光载波上；链路传输模块实现该光信号的标准单模光纤传输；信号接收解调模块将接收的光信号转换为电信号，然后依次进行DFT‑S OFDM解调、16QAM解映射、LDPC译码、逆BWDM操作后得到二进制输出比特序列。本发明能提高信号在光纤传输时的非线性容忍度和光纤传输距离。

技术领域

本发明涉及光纤通信领域的数字编码与调制技术领域，特别是一种基于比特加权分布的光正交频分复用系统和通信方法。

背景技术

随着用户对传输距离和容量的需求的急剧增长，光纤通信成为通信的主流方式。然而，传统光通信系统存在固有的功率限制问题，过高发送功率引起的光纤非线性效应会极大限制系统的传输性能。

此外，为了服从加性高斯白噪声(AWGN)信道最佳输入概率分布，提高信道容量，PS技术应运而生。在不提升硬件复杂度的前提下，该技术通过添加冗余比特将传统的均匀符号概率分布转变为理想符号概率分布，如高斯分布，降低信号平均功率，从而提高信号在光纤传输时的光纤非线性效应容忍度和信道容量。作为常用的先进调制格式，正交幅度调制(QAM)是相位和振幅的联合调制，频谱效率更高。以PS-16QAM为例，其结合应用可以实现信道容量和频谱利用率的进一步提升。相较于已有的常数分布匹配算法(constantcomponent distribution matching，CCDM)，基于BWDM算法能够实现低冗余度上的更佳整形效果，即更优的系统性能。

光正交频分复用(OOFDM)技术是传统的正交频分复用(OFDM)技术与光纤通信技术的结合，兼具两者高速接入、信息容量大，频谱利用率高，高阶调制扩展能力优越和光纤传输良好的抗色散、偏振模色散的优点。但由多个子载波叠加而成的正交频分复用(OFDM)信号，将导致系统产生较高的峰值平均功率比(PAPR)，使系统极易受光纤非线性效应影响。系统积累的非线性效应将随着传输距离的增加而增大，最终使系统传输性能急剧劣化。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种基于比特加权分布的光正交频分复用系统和通信方法，以有效解决光纤通信系统中的功率限制问题，并且提高光纤传输中信号的非线性效应容忍度。

本发明采用如下技术方案：

一种基于比特加权分布的光正交频分复用的通信方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)生成服从1/2伯努利分布的串行伪随机二进制比特流作为原始信源，采用比特加权分布匹配算法，将串行原始信源转换成4路并行比特流，对前2路中数据分组并计算出各组中‘0’的权值，再按照算法规则添加冗余比特并对各组原始数据进行对应处理，实现概率整形，然后对二进制数据进行LDPC编码；

2)对LDPC编码后的数据按照每4比特映射成1个符号的规则完成16QAM调制；

3)将所得的PS-16QAM信号依次执行离散傅里叶变换、子载波映射、正交频分复用调制，得到LDPC-PS-16QAM DFT-S OFDM电信号；

4)将电信号通过马赫-曾德尔调制器加载到光载波上，得到光信号，送入标准单模光纤进行传输；

5)接收光信号并转换为电信号后，依次进行DFT-S OFDM解调、16QAM解映射、LDPC译码、逆BWDM操作得到二进制输出比特序列。