一种非线性编码器、编码方法及光传输系统技术方案

一种非线性编码器、编码方法及光传输系统，涉及高速、长距离光传输网络领域，编码器包括：非负数转换模块，其用于将输入的M阶QAM信号的实部或虚部信号转换为最小差值为1的非负数x

【技术实现步骤摘要】
一种非线性编码器、编码方法及光传输系统
本专利技术涉及高速、长距离光传输网络领域，具体涉及一种非线性编码器、编码方法及光传输系统。
技术介绍
为实现单波长速率400Gb/s以上的长距离高速光传输，光传输系统将采用高波特率信号发送，将达到60Gbaud以上，而发送端的数模转换器(Digitaltoanalogconverter，DAC)、驱动、光I/Q调制器，以及接收端的相干接收机、模数转换器(Analogtodigitalconverter，ADC)等光电器件的带宽往往不能完全满足要求，带宽相比于信号波特率的受限，将不可避免地引入码间串扰(Intersymbolinterference，ISI)，从而影响信号传输质量。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种非线性编码器、编码方法及光传输系统，降低带宽受限带来的传输性能损失，提高传输质量。为达到以上目的，一方面，采取一种非线性编码器，包括：非负数转换模块，其用于将输入的M阶QAM信号的实部或虚部信号转换为最小差值为1的非负数x·(n)，n为时间序列的编号，且n为非负整数；延时反馈模块，其用于将x·(n)进行延时、反馈、及求和得到y·(n)，线性变换模块，其用于将y·(n)经过线性变换得到y(n)。优选的，所述非负数转换模块通过公式得到非负数x·(n)，其中，M为QAM信号的阶数，x(n)为输入的实部或虚部的信号。优选的，所述延时反馈模块包括：>第一延时器，用于将所述x·(n)延时一个符号周期，得到x·(n-1)；第二延时器，用于将所述y·(n)延时一个符号周期，得到y·(n-1)；取整模块，用于将y·(n-1)除以再经过向下取整的非线性操作得到加法器，用于将所述x·(n-1)、非负数转换模块输出的x·(n)、以及进行求和，得到y·(n)。优选的，所述线性变换模块通过公式：y(n)＝2y·(n)+1-log24M，得到y(n)。另一方面，提供一种非线性编码方法，将M阶QAM信号的实部和虚部信号，分别按照如下方式进行编码：根据得到最小差值为1的非负数x·(n)，其中x(n)为编码前信号，n表示时间序列编号，且n为非负整数，M为QAM信号的阶数；根据将x·(n)经过延时、反馈、求和操作，得到y·(n)，其中表示向下取整的运算；根据y(n)＝2y·(n)+1-log24M，进行线性变换得到y(n)。另一方面，提供一种基于非线性编码器的光传输系统，包括：发送端，包括M阶QAM调制器和两个非线性编码器，所述M阶QAM调制器用于调制M阶QAM信号，M阶QAM信号的实部和虚部信号分别通过一个非线性编码器调制为非等概率分布的4M阶QAM调制信号，再通过I/Q调制转为光信号输出；接收端，其用于接收发送端输出的光信号并转换为数字信号，经过DSP处理后，恢复出非等概率分布的4M阶QAM调制信号，在通过最大似然序列估计信号检测解码出原始信息；光纤链路，其用于将发送端输出的光信号传输给接收端。优选的，所述发送端还包括：数模转换器，用于接收两个非线性编码器编码后的信号，并转换为模拟信号；I/Q调制器，其用于将所述模拟信号进行I/Q调制，转换为光信号；第一激光器，其用于为I/Q调制器提供光载波。优选的，所述接收端包括：相干接收机，其用于接收光纤链路传输的光信号；第二激光器，其用于为相干接收机提供光载波；模数转换器，其用于将模拟信号转换为数字信号；DSP模块，其用于将转换后的数字信号进行DSP处理，恢复出非等概率分布的4M阶QAM调制信号；信号检测模块，其用于将DSP模块输出的信号通过最大似然序列估计信号检测，解码出原始信息。优选的，所述DSP模块中DSP处理至少包括信道均衡、频偏估计和相位恢复。优选的，所述非线性编码器根据如下公式获得x·(n)和y(n)，y(n)＝2y·(n)+1-log24M；其中，x(n)为输入的实部或虚部的信号。上述技术方案具有如下有益效果：通过非线性编码将M阶QAM信号编码为非等概率分布的4M阶QAM信号，从而实现频谱压缩，编码后的信号3dB带宽相比编码前的信号大大降低，压缩频谱后的信号通过带宽受限信道，其所受的ISI将大大降低，从而能够有效提升传输性能，降低带宽受限带来的传输性能损失，提高传输质量。在发送端进行非线性编码，在接收端进行处理，并采用MLSE信号检测模块对4M阶QAM信号进行解码，有效地改善了信号经过带宽受限信道的传输性能。附图说明图1为本专利技术实施例非线性编码器示意图。图2为本专利技术实施例编码器输入和输出信号星座图；图3为本专利技术实施例编码器输入和输出频谱图；图4为本专利技术实施例光传输系统的示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。如图1所示，提供一种非线性编码器的实施例，适用于正方形M阶QAM调制信号(4QAM、16QAM、64QAM、以及256QAM等)，非线性编码器包括非负数转换模块、延时反馈模块和线性变换模块。非负数转换模块用来接收M阶QAM信号的实部或虚部信号，即非线性编码器的输入信号x(n)，n为时间序列的编号，且n为非负整数。非负数转换模块还用来将x(n)转换为最小差值为1的非负数x·(n)。延时反馈模块用于将x·(n)进行延时、反馈、及求和得到y·(n)，线性变换模块用来将y·(n)经过线性变换得到y(n)。在一种实施例中，x(n)通过公式(1)计算得到x·(n)：其中，M为QAM信号的阶数。延时反馈模块具体根据公式(2)进行计算：其中表示向下取整的运算，为非线性运算。在一种实施例中，根据公式(3)进行线性变换。y(n)＝2y·(n)+1-log24M公式(3)具体的，上述延时反馈模块包括第一延时器、第二延时器、取整模块和加法器。第一延时器(图1中T1)，用于将x·(n)延时一个符号周期，得到x·(n-1)；第二延时器(图1中T2)，用于将y·(n)延时一个符号周期，得到y·(n-1)；取整模块，用于将y·(n-1)除以再经过向下取整(记为)的非线性操作得到加法器，用于将x·(n-1)、非负数转换模块输出的x·(n)、以及进行求和，得到y·(n)。上述非线性编码器可将M阶QAM调制信号变换为非等概率分布的4M阶QAM调制信号。如图2所示，以M＝4的4QAM调制信号作为非线性编码器输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非线性编码器，其特征在于，包括：/n非负数转换模块，其用于将输入的M阶QAM信号的实部或虚部信号转换为最小差值为1的非负数x

【技术特征摘要】
1.一种非线性编码器，其特征在于，包括：
非负数转换模块，其用于将输入的M阶QAM信号的实部或虚部信号转换为最小差值为1的非负数x·(n)，n为时间序列的编号，且n为非负整数；
延时反馈模块，其用于将x·(n)进行延时、反馈、及求和得到y·(n)，



线性变换模块，其用于将y·(n)经过线性变换得到y(n)。


2.如权利要求1所述的非线性编码器，其特征在于，所述非负数转换模块通过公式



得到非负数x·(n)，其中，M为QAM信号的阶数，x(n)为输入的实部或虚部的信号。


3.如权利要求2所述的非线性编码器，其特征在于，所述延时反馈模块包括：
第一延时器，用于将所述x·(n)延时一个符号周期，得到x·(n-1)；
第二延时器，用于将所述y·(n)延时一个符号周期，得到y·(n-1)；
取整模块，用于将y·(n-1)除以再经过向下取整的非线性操作得到
加法器，用于将所述x·(n-1)、非负数转换模块输出的x·(n)、以及进行求和，得到y·(n)。


4.如权利要求2所述的非线性编码器，其特征在于，所述线性变换模块通过公式：y(n)＝2y·(n)+1-log24M，得到y(n)。


5.一种非线性编码方法，其特征在于，将M阶QAM信号的实部和虚部信号，分别按照如下方式进行编码：
根据得到最小差值为1的非负数x·(n)，其中x(n)为编码前信号，n表示时间序列编号，且n为非负整数，M为QAM信号的阶数；
根据将x·(n)经过延时、反馈、求和操作，得到y·(n)，其中表示向下取整的运算；
根据y(n)＝2y·(n)+1-log24M，进行线性变换得到y(n)。


6.一种基于权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海波，罗鸣，贺志学，
申请(专利权)人：武汉邮电科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42