一种基于概率整形映射的光正交频分复用通信方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于概率整形映射的光正交频分复用通信方法及系统，方法包括：产生伪随机二进制比特流PBRS信号；将PRBS信号进行调制获得PS‑QAM复数信号；将PS‑QAM复数信号进行串/并转换、快速傅里叶逆变换及并/串转换获得基带OFDM信号，并获得添加循环前缀的OFDM基带信号；对OFDM基带信号进行数/模转换后调制到光载波上获得PS‑OOFDM信号并传输到光纤；将光纤上的PS‑OOFDM信号变换成模拟OFDM电信号；将模拟OFDM电信号进行模/数转换获得数字OFDM信号，去除循环前缀，并/串转换后进行快速傅里叶变换获得PS‑QAM复数信号；将PS‑QAM复数信号的实部虚部进行分离，解映射恢复对应的PBRS信号。本发明专利技术能获得整形增益并提高光纤通信的频谱效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于概率整形映射的光正交频分复用通信方法及系统
本专利技术涉及光纤通信领域的数字调制技术，尤其涉及一种基于概率整形映射的光正交频分复用通信方法及系统。
技术介绍
随着用户对传输需求的增长，光纤通信作为一种长距离、大容量传输方式成为通信的主要方向。光正交频分复用(OOFDM)技术将传统的正交频分复用(OFDM)技术与光纤通信技术相结合，兼具OFDM高速接入、信息容量大和光纤传输良好的抗色散、偏振模色散的优点，有广大的应用前景。正交幅度调制(QuadratureAmplitudeModulation)通过相位和振幅的联合调制，可以获得更高的频谱效率。普通的QAM的星座图呈矩形网格分布，星座图中点数越多，每个符号传输的信息量就越大，但同时星座点之间间距变小，对解调算法要求更高且误码率更高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于概率整形映射的光正交频分复用通信方法及系统，能够获得整形增益并提高光纤通信的频谱效率。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一方面，本专利技术一种基于概率整形映射的光正交频分复用通信方法，包括：通过伪随机二进制编码器产生伪随机二进制比特流PBRS信号；将所述PRBS信号进行调制获得PS-QAM复数信号；将所述PS-QAM复数信号进行串/并转换，获得N路并行复数信号，对N路并行复数信号进行快速傅里叶逆变换后再进行并/串转换获得基带OFDM信号；在基带OFDM信号中添加循环前缀，获得添加循环前缀的OFDM基带信号；对OFDM基带信号进行数/模转换获得OFDM模拟信号；将OFDM模拟信号调制到光载波上，获得PS-OOFDM信号；将所述PS-OOFDM信号传输到光纤；将光纤上的PS-OOFDM信号变换成模拟OFDM电信号；将所述模拟OFDM电信号进行模/数转换获得数字OFDM信号，去除其中循环前缀，并/串转换后进行快速傅里叶变换获得PS-QAM复数信号；将所述PS-QAM复数信号的实部虚部进行分离，解映射恢复对应的PBRS信号。优选的，将所述PRBS信号进行调制获得PS-QAM复数信号，具体包括：根据麦克斯韦-玻尔兹曼分布产生长度为2n+1的离线概率码本；将所述二进制比特流PBRS信号分成两路等长的比特序列；令其中一路比特序列每n+1个码元生成一个2n+1进制符号L，在离线概率码本获取第L位的符号生成PS-QAM信号的实部；令另一路比特序列每n+1个码元生成一个2n+1进制符号L，在离线概率码本获取第L位的符号生成PS-QAM信号的虚部；其中M为2的偶数次幂，表示QAM调制格式的阶数。优选的，将所述PS-QAM复数信号的实部虚部进行分离，解映射恢复对应的PBRS信号，具体为：将所述PS-QAM复数信号的实部虚部进行分离，分别根据离线概率码本，解映射恢复对应的PBRS信号。优选的，所述离线概率码本的产生方式具体包括：根据麦克斯韦-玻尔兹曼分布产生一个长度为2n+1的离线概率码本；其中，ν表示概率因子，ν∈R，在实际应用中根据对应的参数来取值。优选的，将光纤上的PS-OOFDM信号变换成模拟OFDM电信号，具体为：将光纤上的PS-OOFDM信号采用光电检测器进行光电变换成模拟OFDM电信号。另一方面，本专利技术一种基于概率整形映射的光正交频分复用通信系统，包括：数据产生模块，用于通过伪随机二进制编码器产生伪随机二进制比特流PBRS信号；概率整形模块，用于将所述PRBS信号进行调制获得PS-QAM复数信号；PS-OOFDM信号调制模块，用于将所述PS-QAM复数信号进行串/并转换，获得N路并行复数信号，对N路并行复数信号进行快速傅里叶逆变换后再进行并/串转换获得基带OFDM信号；在基带OFDM信号中添加循环前缀，获得添加循环前缀的OFDM基带信号；对OFDM基带信号进行数/模转换获得OFDM模拟信号；将OFDM模拟信号调制到光载波上，获得PS-OOFDM信号；将所述PS-OOFDM信号传输到光纤；PS-OFDM传输模块，用于将光纤上的PS-OOFDM信号变换成模拟OFDM电信号；将所述模拟OFDM电信号进行模/数转换获得数字OFDM信号，去除其中循环前缀，并/串转换后进行快速傅里叶变换获得PS-QAM复数信号；将所述PS-QAM复数信号的实部虚部进行分离，解映射恢复对应的PBRS信号。优选的，所述PRBS信号进行调制获得PS-QAM复数信号，具体包括：根据麦克斯韦-玻尔兹曼分布产生长度为2n+1的离线概率码本；将所述二进制比特流PBRS信号分成两路等长的比特序列；令其中一路比特序列每n+1个码元生成一个2n+1进制符号L，在离线概率码本获取第L位的符号生成PS-QAM信号的实部；令另一路比特序列每n+1个码元生成一个2n+1进制符号L，在离线概率码本获取第L位的符号生成PS-QAM信号的虚部；其中M为2的偶数次幂，表示QAM调制格式的阶数。优选的，将所述PS-QAM复数信号的实部虚部进行分离，解映射恢复对应的PBRS信号，具体为：将所述PS-QAM复数信号的实部虚部进行分离，分别根据离线概率码本，解映射恢复对应的PBRS信号。优选的，所述离线概率码本的产生方式具体包括：根据麦克斯韦-玻尔兹曼分布产生一个长度为2n+1的离线概率码本；其中，ν表示概率因子，ν∈R，在实际应用中根据对应的参数来取值。优选的，将光纤上的PS-OOFDM信号变换成模拟OFDM电信号，具体为：将光纤上的PS-OOFDM信号采用光电检测器进行光电变换成模拟OFDM电信号。本专利技术的有益效果如下：本专利技术一种基于概率整形映射的光正交频分复用通信方法及系统，通过使用概率映射方法，获得了更高质量的信号且使解调算法更具普适性；同时根据麦克斯韦-玻尔兹曼分布，计算得出概率映射的离线概率码本，使得信号质量有明显的提升。此外，将生成的二进制比特流PBRS信号分成两路等长的比特序列，能实现更高的光接收机灵敏度。以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的一种基于概率整形映射的光正交频分复用通信方法及系统不局限于实施例。附图说明图1为本专利技术实施例的OOFDM信号调制的流程框图；图2为本专利技术实施例的PS-OOFDM信号解调的流程框图；图3为本专利技术实施例的星座图概率分布图；图4为本专利技术实施例的麦克斯韦-玻尔兹曼分布直方图；图5为本专利技术实施例的PS-16-QAM星座图信号点分布情况图；图6为本专利技术实施例的概率码本映射图；图7为本专利技术实施例的为PS-OOFDM系统的流程框图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的技术方案进行具体说明。参见图1至6所示，一方面，本专利技术为一种基于概率整形(probabilityshaping)映射的光正交频分复用(PS-OOFDM)通信方法，以16-QAM为例，包括：步骤1)根据麦克斯韦-玻尔兹曼(Maxwell-Boltzmann)分布(xi＝[-3,-1,1,3]，取ν＝0.384)产生一个长度为8的最优查询表(Lookuptable)，参见图6所示，即离线概率密码本，其概率分布参见图4。步骤2)通过伪随机二进制编码器产生伪随机二进制比特流(PBRS信号)。将一路PRBS信号每3位二进制码生成一个新的8进制符号L，根据查询表中第L位的符号生成QAM信号的实部，另一路PRBS信号以同样的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于概率整形映射的光正交频分复用通信方法，其特征在于，包括：通过伪随机二进制编码器产生伪随机二进制比特流PBRS信号；将所述PRBS信号进行调制获得PS‑QAM复数信号；将所述PS‑QAM复数信号进行串/并转换，获得N路并行复数信号，对N路并行复数信号进行快速傅里叶逆变换后再进行并/串转换获得基带OFDM信号；在基带OFDM信号中添加循环前缀，获得添加循环前缀的OFDM基带信号；对OFDM基带信号进行数/模转换获得OFDM模拟信号；将OFDM模拟信号调制到光载波上，获得PS‑OOFDM信号；将所述PS‑OOFDM信号传输到光纤；将光纤上的PS‑OOFDM信号变换成模拟OFDM电信号；将所述模拟OFDM电信号进行模/数转换获得数字OFDM信号，去除其中循环前缀，并/串转换后进行快速傅里叶变换获得PS‑QAM复数信号；将所述PS‑QAM复数信号的实部虚部进行分离，解映射恢复对应的PBRS信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于概率整形映射的光正交频分复用通信方法，其特征在于，包括：通过伪随机二进制编码器产生伪随机二进制比特流PBRS信号；将所述PRBS信号进行调制获得PS-QAM复数信号；将所述PS-QAM复数信号进行串/并转换，获得N路并行复数信号，对N路并行复数信号进行快速傅里叶逆变换后再进行并/串转换获得基带OFDM信号；在基带OFDM信号中添加循环前缀，获得添加循环前缀的OFDM基带信号；对OFDM基带信号进行数/模转换获得OFDM模拟信号；将OFDM模拟信号调制到光载波上，获得PS-OOFDM信号；将所述PS-OOFDM信号传输到光纤；将光纤上的PS-OOFDM信号变换成模拟OFDM电信号；将所述模拟OFDM电信号进行模/数转换获得数字OFDM信号，去除其中循环前缀，并/串转换后进行快速傅里叶变换获得PS-QAM复数信号；将所述PS-QAM复数信号的实部虚部进行分离，解映射恢复对应的PBRS信号。2.根据权利要求1所述的基于概率整形映射的光正交频分复用通信方法，其特征在于，将所述PRBS信号进行调制获得PS-QAM复数信号，具体包括：根据麦克斯韦-玻尔兹曼分布产生长度为2n+1的离线概率码本；将所述二进制比特流PBRS信号分成两路等长的比特序列；令其中一路比特序列每n+1个码元生成一个2n+1进制符号L，在离线概率码本获取第L位的符号生成PS-QAM信号的实部；令另一路比特序列每n+1个码元生成一个2n+1进制符号L，在离线概率码本获取第L位的符号生成PS-QAM信号的虚部；其中M为2的偶数次幂，表示QAM调制格式的阶数。3.根据权利要求2所述的基于概率整形映射的光正交频分复用通信方法，其特征在于，将所述PS-QAM复数信号的实部虚部进行分离，解映射恢复对应的PBRS信号，具体为：将所述PS-QAM复数信号的实部虚部进行分离，分别根据离线概率码本，解映射恢复对应的PBRS信号。4.根据权利要求2所述的基于概率整形映射的光正交频分复用通信方法，其特征在于，所述离线概率码本的产生方式具体包括：根据麦克斯韦-玻尔兹曼分布产生一个长度为2n+1的离线概率码本；其中，ν表示概率因子，ν∈R。5.根据权利要求1所述的基于概率整形映射的光正交频分复用通信方法，其特征在于，将光纤上的PS-OOFDM信号变换成模拟OFDM电信号，具体为：将光纤上的PS-OOFDM信号采用光电检测器进行光电变换成模拟OFDM电信号。6.一种基于概率整形映射的光正交频分复用通信系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：董泽，吴新星，肖庆华，由家林，曾佑旭，张凯明，张惠忠，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建,35