[发明专利]基于星座结构优化及类蜂巢区域判决的信号调制解调方法

说明书

本发明公开了一种基于星座结构优化及类蜂巢区域判决的信号调制解调方法，包括以下步骤：比特数据经过串并变换转换由一路数据变为并行的多路数据；然后进行分布匹配得到非均匀分布的QAM符号；利用概率成形并结合类格雷映射规则按照所设计出的结构优化的星座映射规则进行星座映射；将星座映射后的QAM符号信息调制到光载波上，然后传输到接收端，接收端再还原得到星座映射后的QAM符号信息；根据星座点的位置确定类蜂巢形状的星座判决区域，去除QAM符号信息在传输过程中产生的弥散现象；然后依次进行星座解映射、逆分布匹配和并串变换得到比特数据。本方法实现了调制格式抗噪声性能与系统误码率性能的提升。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种基于星座结构优化及类蜂巢区域判决的信号调制解调方法。

背景技术

随着高清视频、增强现实/虚拟现实(AR/VR)、物联网、大数据、云计算等众多高速率新型业务的兴起，人们对网络流量的需求正呈指数增长。为满足这一需求，光接入网作为连接用户驻地网和城域网/骨干网的桥梁，必须提供更好的带宽性能。与相干检测系统相比，由于强度调制/直接检测(IM/DD)在成本、能耗以及封装等方面所具有的优势，其被广泛应用在短距通信系统中。同时，先进的调制格式具有更高的频谱效率，可以有效提高系统的传输容量，近些年来，包括方形QAM、星型QAM、多维QAM等多种先进调制格式受到了科研人员的广泛关注。

此外，概率成形技术通过提高内圈星座点的发射概率，降低外圈星座点的发射概率，在保持星座点间欧式距离不变的情况下，实现了星座图平均功率的降低，可以有效提升信号的抗噪声能力与抗非线性能力，提升系统的误码率性能。由于其自身的高谱效率、大信道容量以及无附加计算复杂度等优势，在近些年来吸引了越来越多的关注。基于概率成形技术，2016年，PS-16QAM调制格式被应用到WDM系统中，在LDPC码的辅助作用下，实现了7.1％的传输距离提升；2017年，PS-64QAM调制格式实现了单载波400G传输，与常规64QAM相比获得了超过300％的传输距离提升。2018年，概率成形技术与正交频分复用(OFDM)相结合，在IMDD系统中实现了光纤长度40km、净数据速率为28.95Gbits/s/λ的PS-1024-QAMDFT-S OFDM传输。除此之外，由于麦克斯韦-玻尔兹曼(MB)分布仅对于AWGN信道是星座幅度概率选择的最优分布，而在非线性光纤信道中并不最优，2018年，一种针对非线性光纤信道的优于MB分布的新分布得以提出。但是，目前的技术几乎均是对于方形QAM进行，而与概率成形星型QAM调制的相关技术寥寥无几。与星型QAM相比，由于方形QAM的幅度等级数较多，而每个幅度上的星座点数较少，将概率成型应用在方形QAM的性能提升效果要低于应用在星型QAM上。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，通过星座几何结构的优化设计尽可能减小星座图的平均功率，增大星座图的CFM，结合类蜂巢的区域判决方法，提高调制格式的抗噪声能力，提升系统的误码率性能，提供一种基于星座结构优化及类蜂巢区域判决的信号调制解调方法。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于星座结构优化及类蜂巢区域判决的信号调制解调方法，其中：包括以下步骤：

步骤S1：原始比特数据经过串并变换转换由一路数据变为并行的多路数据；

步骤S2：将多路数据进行分布匹配，使均匀分布的比特数据转化为非均匀分布的QAM符号；

步骤S3：优化星座结构，将星型QAM的若干个星座点分布在四个不同幅度的同心圆环上，每圈中等相位间隔分布相同个数的星座点,星座点的位置集合表示为Ξ＝r(l)·exp[jφ(i)]，其中r(l)表示幅度、φ(i)表示相位；