[发明专利]基于幅度平移的概率整形四维QAM调制方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于幅度平移的概率整形四维QAM调制方法及系统，方法包括：采用集合分割理论将多个二进制比特进行概率幅度整形和幅度平移获得第一信号，以及将二进制比特进行概率幅度整形和幅度平移获得第二信号，将多个二进制比特进行映射转换获得第三信号；将第一信号、第二信号和第三信号进行组合获得传输信号；并对传输信号进行分离获得第一信号、第二信号和第三信号；将第三信号进行硬判决以及解调获得二进制比特；根据二进制比特和第二信号进行反向幅度平移以及PAS解调处理获得二进制比特；根据二进制比特和第一信号进行反向幅度平移以及PAS解调处理获得二进制比特。本发明将集合分割与概率整形相结合，降低了系统对于信噪比的要求。

技术领域

本发明涉及数字通信技术领域，特别是涉及一种基于幅度平移的概率整形四维QAM调制方法及系统。

背景技术

随着移动互联网、物联网、云计算、超高清视频等新兴业务的快速发展，对骨干网的传输速度和容量提出了更高的要求，满足快速增长的网络容量需求已经成为未来光纤通信技术面临的严峻挑战。提高信号传输的频谱效率是提升光纤通信系统容量极为重要的途径，因此超高频谱效率光纤传输技术的研究对信息产业发展具有非常重要的意义。

由香农定理可知，信道容量存在理论上的极限。大量理论研究表明，在信号满足高斯分布时可以无限接近这一极限，因此引入概率整形技术(PS)，将信息映射为符合高斯分布的非均匀信号。同时采用尽可能高阶的调制格式是接近这一极限的重要途径，超高阶调制格式可提升有限波长资源的情况下每符号所携带的比特数，提高频谱效率。而随着调制阶数的提高，信号对于信噪比的要求也越来越高。由于器件限制的原因，通信系统的信噪比在提高的某一最大值时将无法增加，这对于超高阶的调制格式来说是一个极大挑战，如何在信噪比不变的情况下提升超高阶调制系统的性能是通信领域研究的热点。

多维调制格式的出现引起了广泛的关注，其将编码与调制相结合，通过引入编码冗余对信号星座点进行集合的分割(SP)，在传输带宽和信息速率不变的情况下获得显著的编码增益，提升系统性能。同时PS可以让能量低的符号比能量高的符号出现的次数更多，在发射功率不变的情况下可增大星座图的最小欧式距离，降低误码率。将概率整形和基于集合分割的多维编码调制相优势相结合的超高阶调制格式，可以实现提升频谱效率的同时提升误码性能。

而传统的多维SP调制格式是通过对信息位进行异或运算来生成“奇偶校验位”，将奇偶校验位合并到信息位共同映射成4D符号进行传输。而在PS系统中，直接产生奇偶校验位和PS产生的优势并不兼容。在进行概率幅度整形(PAS)后，均匀二进制信息比特序列会生成非均匀幅值序列并生成发射信号，如果在这时将发射信号反映射成二进制标记进行异或来产生奇偶校验位，概率整形产生的增益将被抵消。而在概率整形之前进行异或编码，概率整形会重新分配每个符号携带的二进制比特，集合分割产生的增益也将不复存在。如何将二者有机结合降低超高阶QAM信号的误码性能是一个难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于幅度平移的概率整形四维QAM调制方法及系统，以实现将集合分割与概率整形相结合降低超高阶QAM信号的误码性能。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于幅度平移的概率整形四维QAM调制方法，所述方法包括：

发送端执行以下程序：

步骤S1：采用集合分割理论，将m个二进制比特进行概率幅度整形和幅度平移，获得n个第一信号和2n个二进制比特；

步骤S2：采用集合分割理论，将2n个二进制比特进行概率幅度整形和幅度平移，获得k个第二信号和2k个二进制比特；

步骤S3：将2k个二进制比特进行映射转换，获得k/2个第三信号；

步骤S4：将n个第一信号、k个第二信号和k/2个第三信号进行组合，获得传输信号；

接收端执行以下步骤：