一种基于六边形星座成型迭代的光载无线通信方法技术

本发明专利技术公开了一种基于六边形星座成型迭代的光载无线通信方法，包括以下步骤：输入端，原始信号通过串并变换转换为多路二进制数据流，对二进制数据流进行识别和添加标签；将处理后的信号通过概率匹配器进行星座压缩，将32QAM星座图压缩成25QAM星座图；对星座压缩后的信号进行逐次迭代从而得到最优星座压缩比，然后进行星座映射，得到19QAM星座图；将星座映射后的信号通过调制器调制成两路频带不同的光信号，然后依次进入光纤放大器调整信号功率、然后通过单模光纤传输到光衰减器进行处理、光电转换器进行光信号到电信号的转换、电功率放大器调整电信号的功率，最后进行无线传输；接收端，接收到信号依次进行星座解映射、模数转换、并串变换得到原始数据。

An optical wireless communication method based on hexagon constellation forming iteration

【技术实现步骤摘要】
一种基于六边形星座成型迭代的光载无线通信方法
本专利技术属于通信
，具体涉及一种基于六边形星座成型迭代的光载无线通信方法。
技术介绍
5G时代的到来也推动着未来无线通信向着多媒体移动通信如高清视频业务、远程学习办公和电视等新型业务方向发展。然而，无线信道在传输的过程中，存在着功率损耗较大以及频谱匮乏等问题，很难满足各种新型多媒体移动业务的要求。然而，光纤的非线性效应包括：散射效应(受激布里渊散射SBS和受激拉曼散射SRS等)、与折射率密切相关的自相位调制SPM、交叉相位调制XPM、四波混频效应FWM等，尤其是四波混频和交叉相位调制严重影响了信号传输的质量。为了降低光纤非线性效应对通信系统的影响，一种方式是升级光纤和收发器，可是这种方式非常难以实现。作为未来接入网的关键技术之一的ROF(radiooverfiber)技术结合了光纤传输带宽大以及无线网络的高灵活性等优点，可以有效解决这一问题。除此之外，近些年概率成型技术(PS)发展飞快，逐渐趋于成熟。传统的星座映射体系当中，每一个星座点都占据相同的比特数，每一个星座点都以同样的概率发射，而由于各个星座点位置不同，它们所具备的欧氏距离也不尽相同，于是各个星座点发射所需要的发射能量也存在不同。欧氏距离越大的星座点发射所需要的能量越高，而同时，欧氏距离越小的星座点发射所需要的能量也越低。概率成型技术彻底打破了这种均匀分布的星座映射规则，它通过对不同星座点的映射概率进行优化处理，缩短外圈星座点的欧式距离，改变各个星座点的映射概率从而把发射能量较高的星座点映射到发射能量相对较低的星座点处，从而实现各个星座点的概率重新分布，从而起到了降低总体发射能量的作用。此外，因为概率成型的一系列优势，研究者们提出了各种各样的算法以优化概率成型技术在光纤通信中的应用，如降低系统的误码率以及无记忆非线性相位噪声。例如，遗传算法，机器学习，卷积算法，模拟退火算法等。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于六边形星座成型迭代的光载无线通信方法。为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：一种基于六边形星座成型迭代的光载无线通信方法，其中：包括以下步骤：步骤一：输入端，原始信号通过串并变换转换为多路二进制数据流，对于生成的二进制数据流进行识别，并且对识别后的信号进行添加标签；步骤二：将处理后的信号通过概率匹配器进行星座压缩，将32QAM星座图压缩成25QAM星座图，从而达到提高能量较低的星座点出现概率，降低能量较低的星座点出现概率的作用；步骤三：对星座压缩后的信号进行逐次迭代从而得到最优星座压缩比，然后进行星座映射，得到19QAM星座图；步骤四：对星座映射后的信号进行上采样，对采样后的信号实部虚部进行相加后通过任意波形发生器传输到马赫增德尔调制器进行调制；调制后的信号通过标准单模光纤进行传输，用光衰减器处理光信号进行预期的衰减，然后通过光电转换器进行光信号和电信号的转换。将调制好的电信号通过天线发射到接收端；步骤五：接收端，接收到信号依次进行星座解映射、模数转换、并串变换得到原始数据。为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：上述的步骤二具体为：将正八边形的32QAM星座图中两条边映射到星座中心，选择七个星座点(01010100101101000111011111011111111)将他们全部映射到点00010处，然后将星座点00010通过概率整形的方式移动到星座图中心，对需要进行映射的星座点添加冗余，得到四圈25QAM六边形星座图。上述的用逐次迭代算法计算出最优压缩比具体为：设置概率分布，计算光纤信道，然后产生随机概率分布，并计算对应的误码率，比较此时的误码率和原误码率，如果误码率更小，那么替代原误码率，否则用蒙特卡罗准则决定是否保留原分布，通过改变K值来控制迭代次数，直到输出最佳压缩比。上述的星座映射得到19QAM星座图具体步骤为：用逐次迭代算法计算出最优压缩比，然后将最外圈的星座点以概率X1∶X2∶X3分别映射到由内而外的第一圈，第二圈和第三圈，分别添加冗余11，01，10；将处在第三圈星座点以概率Y1∶Y2进行映射到第一圈和第三圈，对于映射到第一圈的星座点在前面添加10，对于映射到第三圈的星座点，在最前面添加00；把第二圈的星座点以Z1：Z2的概率分别映射到第一圈和第二圈，对于映射到第一圈的星座点，在前面添加01，对于映射到第二圈的点，添加冗余00；对于第一圈的星座点添加00冗余，仍然映射到它的本身，将四圈25QAM六边形信号压缩为三圈19QAM六边形信号，对于压缩后的星座图，我们将第二圈星座点顺时针旋转π/6，增加星座点之间的欧式距离，以此来减少码间串扰。上述的步骤五具体为：将接收到的19QAM符号信息进行星座解映射，还原出32QAM符号信息，通过模数转换器转换为数字信号，然后通过并串变换，将并行的多路比特数据还原成一路，恢复原始信号。本专利技术的有益效果：本专利技术的逐次迭代星座压缩的信号调制解调方法，通过概率成型方式将原本的32QAM信号整形成25QAM的六边形信号，通过星座压缩有效降低了系统的平均发射功率，同时，整形后的星座点之间的欧式距离增加，从而起到了降低了系统的误码率的作用。通过使用逐次迭代的方法，对25QAM信号按照一定的比例再次压缩，得到一种全新的六边形19QAM信号，对压缩后的信号进行进一步概率整形，以获得更好地传输性能，进一步降低系统的平均发射能量，提高系统的传输速率，可以得出在不同情况下对应的系统的最优星座压缩比。附图说明图1是本专利技术的流程结构示意图；图2是逐次迭代算法的光子星座压缩示意图；图3是逐次迭代算法的光子星座压缩编码示意图；图4是逐次迭代算法的光子星座压缩迭代编码示意图；图5是逐次迭代流程图；图6是压缩整形后19QAM星座图；图7是星座压缩前32QAM星座图；图8星座压缩后的25QAM星座图；图9是星座压缩整形后的19QAM星座图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细描述。如图1所示，以32QAM格式为例，本专利技术为一种基于六边形星座成型迭代的光载无线通信方法，在输入端，原始信号通过串并变换转换为六路二进制数据流，对于生成的二进制数据流进行识别，并且对识别后的信号进行添加标签；将处理后的信号通过概率匹配器进行星座压缩，将32QAM星座图压缩成25QAM星座图，从而达到提高能量较低的星座点出现概率，降低能量较低的星座点出现概率的作用；对星座压缩后的信号进行逐次迭代从而得到最优星座压缩比，然后进行星座映射，得到19QAM星座图；将星座映射后的信号通过调制器调制成两路频带不同的光信号，然后发送到光电转换器进行光信号到电信号的转换，最后进行无线传输；接收端，接收到信号依次进行星座解映射、模数转换、并串变换得到原始数据。如图2(a)所示，该调制解调过程主要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于六边形星座成型迭代的光载无线通信方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤一：输入端，原始信号通过串并变换转换为多路二进制数据流，对于生成的二进制数据流进行识别，并且对识别后的信号进行添加标签；/n步骤二：将处理后的信号通过概率匹配器进行星座压缩，将32QAM星座图压缩成25QAM星座图，从而达到提高能量较低的星座点出现概率，降低能量较低的星座点出现概率的作用；/n步骤三：对星座压缩后的信号进行逐次迭代从而得到最优星座压缩比，然后进行星座映射，得到19QAM星座图；/n步骤四：对星座映射后的信号进行上采样，对采样后的信号实部虚部进行相加后通过任意波形发生器传输到马赫增德尔调制器进行调制；调制后的信号通过标准单模光纤进行传输，用光衰减器处理光信号进行预期的衰减，然后通过光电转换器进行光信号和电信号的转换。将调制好的电信号通过天线发射到接收端；/n步骤五：接收端，接收到信号依次进行星座解映射、模数转换、并串变换得到原始数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于六边形星座成型迭代的光载无线通信方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：输入端，原始信号通过串并变换转换为多路二进制数据流，对于生成的二进制数据流进行识别，并且对识别后的信号进行添加标签；
步骤二：将处理后的信号通过概率匹配器进行星座压缩，将32QAM星座图压缩成25QAM星座图，从而达到提高能量较低的星座点出现概率，降低能量较低的星座点出现概率的作用；
步骤三：对星座压缩后的信号进行逐次迭代从而得到最优星座压缩比，然后进行星座映射，得到19QAM星座图；
步骤四：对星座映射后的信号进行上采样，对采样后的信号实部虚部进行相加后通过任意波形发生器传输到马赫增德尔调制器进行调制；调制后的信号通过标准单模光纤进行传输，用光衰减器处理光信号进行预期的衰减，然后通过光电转换器进行光信号和电信号的转换。将调制好的电信号通过天线发射到接收端；
步骤五：接收端，接收到信号依次进行星座解映射、模数转换、并串变换得到原始数据。


2.根据权利要求1所述的一种基于六边形星座成型迭代的光载无线通信方法，其特征在于：所述步骤二具体为：将正八边形的32QAM星座图中两条边映射到星座中心，选择七个星座点(01010100101101000111011111011111111)将他们全部映射到点00010处，然后将星座点00010通过概率整形的方式移动到星座图中心，对需要进行映射的星座点添加冗余，得到四圈25QAM六边形星座图。


3.根据权利要求1所述的一种基于六边形星座成型迭代的光...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘博，张丽佳，毛雅亚，马璐微，忻向军，孙婷婷，赵立龙，吴永锋，刘少鹏，宋真真，王俊锋，哈特，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32