一种应用于短距离光纤通讯的纠错编码和概率整形方法技术

本发明专利技术涉及一种应用于短距离光纤通讯的纠错编码和概率整形方法，包括步骤：将信源信息基于硬判决的阶梯码进行第一次编码，将第一次编码后的信源信息基于软判决的汉明码进行第二次编码；对所述第二次编码后的信源信息进行划分，划分后的信源信息将基于枚举球映射进行概率整形或者用于高阶调制。本发明专利技术的有益效果是，本技术方案可以采用概率整形技术，调整符号出现的概率降低信号的平均功率。通信信道的最大容量可以通过优化信源的概率分布来实现，概率整形技术是一种在有限平均功率约束下，采用均匀分布以外的源分布来提高信息传输速率的方法，保证通信可靠性的同时降低发射机的发射功率。的发射功率。的发射功率。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于短距离光纤通讯的纠错编码和概率整形方法


[0001]本专利技术涉及光纤通信领域，具体来说，涉及信道编码领域，特别的，涉及一种应用于短距离光纤通讯的纠错编码和概率整形方法。

技术介绍

[0002]随着全球信息数据的成倍增长，要求着高速光纤通信的技术发展能跟上该领域使用用户的需求量，使得数据中心光互联成为了全球研究的热点，其中，高速短距离的数据中心是热点中的焦点。如何找到一种具有更高的信息速率、发射频率尽可能低的信道编码方案是目前的研发关键。根据香农定理可知，可靠的通信数据和高传输速率二者是不可兼得的，现有技术中在进行高速光纤通信信道编码时与概率整形技术相结合的联合编码调制方案使得整形后的符号平均功率更低并保证信息的准确性与可靠性。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有技术的缺点，提供了一种应用于短距离光纤通讯的纠错编码和概率整形方法，在编码流程上采取先前向纠错编码后概率整形的顺序，以保证通信可靠性的同时，降低发射机的发射功率与能耗。
[0004]一种应用于短距离光纤通讯的纠错编码和概率整形方法，步骤包括：
[0005]将信源信息基于硬判决的阶梯码进行第一次编码，将第一次编码后的信源信息基于软判决的汉明码进行第二次编码；
[0006]对所述第二次编码后的信源信息进行划分，划分后的信源信息将基于枚举球映射进行概率整形或者用于高阶调制。
[0007]进一步的，所述基于枚举球映射进行概率整形的步骤包括：
[0008]将所述第二次编码后的信源信息u
>c
分为符号信息u
a
和整形信息u
s
。u
s
经过基于枚举球映射后进行分布，映射为预设长度的振幅序列。
[0009]进一步的，所述基于枚举球映射进行概率整形的公式包括：
[0010][0011]k
′
是由能量振幅格确定的整形序列集合S0可以建立映射的比特数量；
[0012]含有k
s
bit的信息序列u
s
被映射为长度为的振幅序列；
[0013]在进行星座映射之前，要将u
a
平均分配整形后的振幅序列；
[0014]其中，M表示调制阶数，如16QAM调制的M＝4。
[0015]进一步的，所述基于硬判决的阶梯码进行第一次编码的步骤包括：
[0016]所述硬判决编码的构造是阶梯码，所述阶梯码的码长为2n的BCH码，所述阶梯码的奇偶校验位长度为k，所述阶梯码的信息码字长度为2n
‑
k；
[0017]选择n
×
n的矩阵Bi(i＝0,1,2,
…
)，左侧n
‑
k列构成信息位，右侧k列构成校验位，
以上述矩阵结构进行类推。
[0018]本专利技术有益效果
[0019]本专利技术的技术方案在编码流程上采取先前向纠错编码后概率整形的顺序，且可以采用概率整形技术，调整符号出现的概率降低信号的平均功率。通信信道的最大容量可以通过优化信源的概率分布来实现，概率整形技术在有限平均功率约束下，采用均匀分布以外的源分布来提高信息传输速率，保证通信可靠性的同时降低发射机的发射功率。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：
[0021]图1为本专利技术一个实施例的发送端编码调制流程图；
[0022]图2为本专利技术一个实施例的阶梯码示意图；
[0023]图3为本专利技术一个实施例的阶梯码实例示意图；
[0024]图4为本专利技术一个实施例的振幅格结构示意图；
[0025]图5为本专利技术一个实施例的调试后的结果示意图。
具体实施方式
[0026]下面通过附图和实施例对本专利技术进一步详细说明。通过这些说明，本专利技术的特点和优点将变得更为清楚明确。
[0027]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0028]此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0029]本专利技术提供一种应用于短距离光纤通讯的纠错编码和概率整形方法，本方案将阶梯码和枚举球映射算法联合，并在编码流程上采取先前向纠错编码后概率整形的顺序，具有三个主要优点：首先，通过改变固定前向纠错(FEC)码的幅度整形块的速率，可以很容易地调整PS(Probabilistic Shaping,PS)方案的传输速率，使得所提出的方案具有更好的普适性。第二，由于FEC码的解码先于PS中的去整形操作，因此消除了应用可能具有广泛复杂性的软输出去整形器的要求，使得系统中传输信息和整形所需要的符号信息匹配关系得以简化。第三，通过这种手段维持概率分布不变，进一步降低误码率，提高性能。
[0030]该设计方案中主要的设计参数包括：整形序列长度N，整形序列最大能量E
max
，振幅序列A＝{a1,a2,
…
}，整形编码率R
s
，阶梯码码率R
HD
、汉明码码率R
SD
。
[0031]该方案主要的设计编码调制流程包括：阶梯码编码、汉明码编码、整形、调制等。发送端编码调制流程图如图1所示。在本方案中，信源信息首先进行前向纠错编码，而编码后的信息u
c
将被分为两个部分，分别是不做任何操作的长度为k
a
bit的信息序列u
a
和将要被整形的长度为k
s
bit的信息序列u
s
。分布匹配器将均匀分布的u
s
映射为带有目标分布的振幅序
列。而信息u
a
将作为星座点的符号，与振幅序列一起按照16QAM的映射规则形成星座点后进入光纤中传输。
[0032]本方案首先对信源数据进行两次前向纠错编码。第一次编码为硬判决，旨在降低编码复杂度，第二次编码为软判决，旨在降低误码率。本专利技术中采用的硬判决编码的构造是阶梯码，它结合了卷积编码和块编码的思想。阶梯码选择码长为2n的BCH码作为分量码，奇偶校验位长度为k，则信息码字长度为2n
‑
k。选择n
×
n的矩阵Bi(i＝0,1,2,
…
)，左侧n
‑
k列构成信息位，右侧k列构成校验位。其中初始矩阵B0设为全0矩阵，如图2所示,以五个码块构成的阶梯码为例,每个码块进行阶梯式级联就构成了阶梯码，灰色部分表示校验位。矩阵的每一行都是BCH的有效码本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于短距离光纤通讯的纠错编码和概率整形方法，其特征在于，步骤包括：将信源信息基于硬判决的阶梯码进行第一次编码，将第一次编码后的信源信息基于软判决的汉明码进行第二次编码；对所述第二次编码后的信源信息进行划分，划分后的信源信息将基于枚举球映射进行概率整形或者用于高阶调制。2.根据权利要求1所述的应用于短距离光纤通讯的纠错编码和概率整形方法，其特征在于，所述基于枚举球映射进行概率整形的步骤包括：将所述第二次编码后的信源信息u
c
分为符号信息u
a
和整形信息u
s
，u
s
经过基于枚举球映射后进行分布，映射为预设长度的振幅序列。3.根据权利要求2所述的应用于短应用于短距离光纤通讯的纠错编码和概率整形方法，其特征在于，所述基于枚举球映射进行概率整形的公式包括：k
′
...

【专利技术属性】
技术研发人员：忻向军，田清华，刘子祺，张雨晴，姚海鹏，高然，王富，李志沛，田凤，董泽，朱磊，张琦，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：