一种六模光纤的自适应概率成形方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种六模光纤的自适应概率成形方法及系统，涉及光纤通信技术领域，包括：获取六模光纤的六个模式的模场；根据六个模式的模场得到六模光纤的模式串扰；确定六模光纤的非简并模之间存在的模式时延；根据模式串扰和模式时延建立六模光纤信道模型；将原始信号输入六模光纤信道模型，得到输出信号；原始信号和输出信号均为六路16QAM信号；对比原始信号和输出信号，得到六模光纤的误码分布；根据六模光纤的误码分布确定原始信号中容易出现误码的信号和不容易出现误码的信号；对原始信号进行反馈调节，降低容易出现误码的信号的概率，提高不容易出现误码的信号的概率。本发明专利技术能够降低误码率。能够降低误码率。能够降低误码率。

【技术实现步骤摘要】
一种六模光纤的自适应概率成形方法及系统


[0001]本专利技术涉及光纤通信
，特别是涉及一种六模光纤的自适应概率成形方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来随着大数据、人工智能等互联网热门技术大规模兴起，以及信息数据化的需求，信息行业对带宽和容量的需求飞速上升。因此，具有大带宽、高容量、高速率等优点的光纤通信系统会成为未来通信网络的趋势。到目前为止，光信号的振幅、相位、频率、偏振等已经得到充分利用。为了提高光纤容量，必须开辟光纤通信的新维度——空间维度，即空分复用(Spatial Division Multiplexing,SDM)。空分复用又包括两个方面：多芯光纤和少模光纤。其中，少模光纤中存在几个相互正交的本征模式，可以视为独立的信道。但是受到光纤自身缺陷和外界干扰的作用，模式正交受到破坏，模式之间发生模式串扰。以六模的少模光纤，即六模光纤为例，六模光纤存在模式串扰和模式时延两个问题，因而误码率高。
[0003]目前，概率整形(Probabilistic Shaping,PS)，即概率成形已经广泛应用于单芯单模光纤通信系统中，单芯单模光纤的概率成形采用麦克斯韦
‑
玻尔兹曼分布(M
‑
B)，可以降低误码率和发射功率，但是PS在信号中添加了冗余，导致互信息速率下降。而且目前仅有的单芯单模光纤的概率成形方法并不适用于六模光纤。基于六模光纤存在模式串扰和模式时延，因而误码率高的现状，本领域亟需一种针对于六模光纤的概率成形方案。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种六模光纤的自适应概率成形方法及系统，以降低误码率。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种六模光纤的自适应概率成形方法，所述方法包括：
[0007]获取六模光纤的六个模式的模场；
[0008]根据所述六个模式的模场得到六模光纤的模式串扰；
[0009]确定六模光纤的非简并模之间存在的模式时延；
[0010]根据所述模式串扰和所述模式时延建立六模光纤信道模型；
[0011]将原始信号输入所述六模光纤信道模型，得到输出信号；所述原始信号和所述输出信号均为六路16QAM信号；
[0012]对比所述原始信号和所述输出信号，得到六模光纤的误码分布；
[0013]根据所述六模光纤的误码分布确定所述原始信号中容易出现误码的信号和不容易出现误码的信号；
[0014]对所述原始信号进行反馈调节，降低所述容易出现误码的信号的概率，提高所述不容易出现误码的信号的概率。
[0015]可选地，所述根据所述六个模式的模场得到六模光纤的模式串扰，具体包括：
[0016]根据光纤段之间的位移和旋转确定所述六模光纤的模式串扰。
[0017]可选地，所述根据光纤段之间的位移和旋转确定所述六模光纤的模式串扰，具体包括：
[0018]确定第m+1段光纤相对于第m段光纤的位移和旋转角度；其中，m和m+1表示相邻光纤段；
[0019]确定所述第m段光纤的第j模式的模场和所述第m+1段光纤的第i模式的模场；其中，i和j均表示所述六个模式中的任一模式；
[0020]根据所述位移、所述旋转角度、所述第j模式的模场和所述第i模式的模场，确定第m段光纤的第j模式到第m+1段光纤的第i模式的串扰大小；
[0021]根据所述第m段光纤的第j模式到第m+1段光纤的第i模式的串扰大小，得到所述六模光纤的模式串扰。
[0022]可选地，所述对比所述原始信号和所述输出信号，得到六模光纤的误码分布，具体包括：
[0023]确定所述原始信号的星座图和所述输出信号的星座图；
[0024]对比所述原始信号的星座图和所述输出信号的星座图，确定所述原始信号的星座图中发生错误的各星座点；
[0025]根据各所述星座点发生错误的数量占错误总数的比例，确定各所述星座点对应的误码分布；各所述星座点对应的误码分布共同构成六模光纤的误码分布。
[0026]可选地，所述根据所述六模光纤的误码分布确定所述原始信号中容易出现误码的信号和不容易出现误码的信号，具体包括：
[0027]根据所述原始信号的星座图确定内圈各所述星座点、中圈各所述星座点和外圈各所述星座点；
[0028]确定内圈各所述星座点对应的误码分布的平均值、中圈各所述星座点对应的误码分布的平均值和外圈各所述星座点对应的误码分布的平均值；
[0029]比较内圈各所述星座点对应的误码分布的平均值、中圈各所述星座点对应的误码分布的平均值和外圈各所述星座点对应的误码分布的平均值，将最大误码分布的平均值对应的各所述星座点作为容易出现误码的星座点；将最小误码分布的平均值对应的各所述星座点作为不容易出现误码的星座点；
[0030]将所述容易出现误码的星座点对应的信号作为容易出现误码的信号，将所述不容易出现误码的星座点对应的信号作为不容易出现误码的信号。
[0031]可选地，所述根据所述原始信号的星座图确定内圈各所述星座点、中圈各所述星座点和外圈各所述星座点，具体包括：
[0032]确定所述原始信号的星座图的中心点；
[0033]以所述中心点为原点，以第一半径、第二半径和第三半径分别作圆，得到包含内圈各所述星座点的第一圆、包含中圈各所述星座点的第二圆和包含外圈各所述星座点的第三圆；其中，所述第一半径小于所述第二半径，所述第二半径小于所述第三半径；所述第一圆包含4个星座点；所述第二圆包含8个星座点；所述第三圆包含4个星座点。
[0034]可选地，所述对所述原始信号进行反馈调节，降低所述容易出现误码的信号的概率，提高所述不容易出现误码的信号的概率，具体包括：
[0035]将所述最大误码分布的平均值作为所述不容易出现误码的信号的概率；将所述最小误码分布的平均值作为所述容易出现误码的信号的概率。
[0036]本专利技术还提供了如下方案：
[0037]一种六模光纤的自适应概率成形系统，所述系统包括：
[0038]模场获取模块，用于获取六模光纤的六个模式的模场；
[0039]模式串扰获得模块，用于根据所述六个模式的模场得到六模光纤的模式串扰；
[0040]模式时延确定模块，用于确定六模光纤的非简并模之间存在的模式时延；
[0041]六模光纤信道模型建立模块，用于根据所述模式串扰和所述模式时延建立六模光纤信道模型；
[0042]输出信号获得模块，用于将原始信号输入所述六模光纤信道模型，得到输出信号；所述原始信号和所述输出信号均为六路16QAM信号；
[0043]误码分布获得模块，用于对比所述原始信号和所述输出信号，得到六模光纤的误码分布；
[0044]误码信号确定模块，用于根据所述六模光纤的误码分布确定所述原始信号中容易出现误码的信号和不容易出现误码的信号；
[0045]原始信号反馈调节模块，用于对所述原始信号进行反馈调节，降低所述容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种六模光纤的自适应概率成形方法，其特征在于，所述方法包括：获取六模光纤的六个模式的模场；根据所述六个模式的模场得到六模光纤的模式串扰；确定六模光纤的非简并模之间存在的模式时延；根据所述模式串扰和所述模式时延建立六模光纤信道模型；将原始信号输入所述六模光纤信道模型，得到输出信号；所述原始信号和所述输出信号均为六路16QAM信号；对比所述原始信号和所述输出信号，得到六模光纤的误码分布；根据所述六模光纤的误码分布确定所述原始信号中容易出现误码的信号和不容易出现误码的信号；对所述原始信号进行反馈调节，降低所述容易出现误码的信号的概率，提高所述不容易出现误码的信号的概率。2.根据权利要求1所述的六模光纤的自适应概率成形方法，其特征在于，所述根据所述六个模式的模场得到六模光纤的模式串扰，具体包括：根据光纤段之间的位移和旋转确定所述六模光纤的模式串扰。3.根据权利要求2所述的六模光纤的自适应概率成形方法，其特征在于，所述根据光纤段之间的位移和旋转确定所述六模光纤的模式串扰，具体包括：确定第m+1段光纤相对于第m段光纤的位移和旋转角度；其中，m和m+1表示相邻光纤段；确定所述第m段光纤的第j模式的模场和所述第m+1段光纤的第i模式的模场；其中，i和j均表示所述六个模式中的任一模式；根据所述位移、所述旋转角度、所述第j模式的模场和所述第i模式的模场，确定第m段光纤的第j模式到第m+1段光纤的第i模式的串扰大小；根据所述第m段光纤的第j模式到第m+1段光纤的第i模式的串扰大小，得到所述六模光纤的模式串扰。4.根据权利要求1所述的六模光纤的自适应概率成形方法，其特征在于，所述对比所述原始信号和所述输出信号，得到六模光纤的误码分布，具体包括：确定所述原始信号的星座图和所述输出信号的星座图；对比所述原始信号的星座图和所述输出信号的星座图，确定所述原始信号的星座图中发生错误的各星座点；根据各所述星座点发生错误的数量占错误总数的比例，确定各所述星座点对应的误码分布；各所述星座点对应的误码分布共同构成六模光纤的误码分布。5.根据权利要求4所述的六模光纤的自适应概率成形方法，其特征在于，所述根据所述六模光纤的误码分布确定所述原始信号中容易出现误码的信号和不容易出现误码的信号，具体包括：根据所述原始信号的星座图确定内圈各所述星座点、中圈各所述星座点和外圈各所述星座点；确定内圈各所述星座点对应的误码分布的平均值、中圈各所述星...

【专利技术属性】
技术研发人员：田凤，忻向军，毋桐，张琦，刘博，王瑞春，王光全，田清华，饶岚，王楚宣，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：