一种基于子星座空间下的混合编译码方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于子星座空间下的混合编译码方法及装置，所述方法的步骤包括生成比特信息，并分离为两路信号；对两路信号分别进行LDPC和Polar编码，并进行偏振复用处理得到X偏振和Y偏振；基于X偏振和Y偏振的星座分割结果确定是否对Y偏振进行幅度平移，输出信号；加载到激光上，进行传输；接收时，将信号分离为X偏振产生的4D信号、Y偏振产生的4D信号和四相相移键控信号三部分；计算每个符号中每一比特的对数似然比；基于对数似然比确定每个符号的比特数据，得到X偏振和幅度平移的Y偏振；并基于四相相移键控信号的比特信息对Y偏振的幅度平移进行还原，得到Y偏振，进一步对X偏振和Y偏振进行解调和译码，输出比特信息。输出比特信息。输出比特信息。

【技术实现步骤摘要】
一种基于子星座空间下的混合编译码方法及装置


[0001]本专利技术涉及数字通信
，尤其涉及一种基于子星座空间下的混合编译码方法及装置。

技术介绍

[0002]随着互联网产业的飞速发展，人工智能、大数据、物联网等业务大规模兴起，人类对于信息的需求迅速增长，对于通信系统的速率、容量、可靠性的要求不断提高，满足快速增长的网络容量需求已经成为通信技术面临的严峻挑战。光纤通信作为通信网络中的骨干组成部分，研究速率更快、容量更大、性能更好的光纤传输技术对于满足信息发展需求具有重要作用。
[0003]在传统通信系统中，编码器与调制器相互独立，分别实现减小误码率、增加信息传输速率的功能，而网格编码调制(TCM)打破了这种模式，能够在不增加系统带宽和减小数据传输速率的条件下取得优异的译码性能。TCM的基本思想是在所发送的由多个比特组成的符号中引入校验比特，通过引入的编码冗余对信号星座点进行集合的分割(SP)。这种二维网格编码调制方案能够在不增大传输带宽且不牺牲信息传输速率的情况下提高信号的抗干扰能力，获得显著的编码增益，在发射功率不变的情况下增大星座图的最小欧式距离，降低误码率。
[0004]在传统通信系统中，编码器与调制器相互独立，分别实现减小误码率、增加信息传输速率的功能，而网格编码调制(TCM)打破了这种模式，能够在不增加系统带宽和减小数据传输速率的条件下取得优异的译码性能。TCM的基本思想是在所发送的由m个比特组成的符号中引入校验比特，通过引入的编码冗余对信号星座点进行集合的分割(SP)。这种二维网格编码调制方案能够在不增大传输带宽且不牺牲信息传输速率的情况下提高信号的抗干扰能力，获得显著的编码增益，在发射功率不变的情况下增大星座图的最小欧式距离，降低误码率。
[0005]在光纤通信中，通常还会采用偏振复用(PM)技术，在X偏振和Y偏振上分别传输两路信号，以此扩大系统容量，两个偏振方向及同相分量和正交分量共同组成了四维信号。在四维概率整形TCM信号生成时，由于在Y偏振上采用了一种幅度平移的技术，使得Y偏振上的信号传输效果会略差于X偏振，因此，在编码时，可以在两个偏振上采用性能有些差距的编码方式，以此使Y偏振上的信号性能与X偏振达到一致。由于在中短码长的情况下，Polar码的误码率性能明显优于LDPC，并且其整体复杂度远远低于LDPC，因此选择在X偏振上采用LDPC编码，在Y偏振上采用Polar码，再分别进行TCM映射成星座点，形成4D符号进行传输。这种混合编码后再进行TCM的方案，是进一步提升通信系统性能的可靠方式。但是，在应用过程中当联合使用偏振复用(PM)技术和概率整形技术时，需要通过对Y偏振采用幅度平移的技术，但现有技术中缺乏对平移后的编码信号进行有效解码的方法。

技术实现思路

[0006]鉴于此，本专利技术的实施例提供了一种基于子星座空间下的混合编译码方法，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。
[0007]本专利技术的一个方面提供了一种基于子星座空间下的混合编译码方法，所述方法的步骤包括信号生成和信号接收解调：
[0008]所述信号生成的步骤包括：
[0009]生成比特信息，采用比特分配器将比特信息分离为两路信号；对两路信号分别进行先进FEC编码，即对于将要形成X偏振信号的比特数据采用LDPC编码，对于将要形成Y偏振信号的比特数据采用Polar编码，并进行偏振复用处理得到X偏振和Y偏振；基于X偏振和Y偏振的信号进行星座子集分割；基于X偏振和Y偏振的星座分割结果确定是否对Y偏振进行幅度平移，基于Y偏振的幅度平移结果生成四相相移键控信号，输出信号；
[0010]所述信号接收解调的步骤包括：
[0011]将信号分离为X偏振产生的4D信号、Y偏振产生的4D信号和四相相移键控信号三部分；对四相相移键控信号进行硬判决，得出其携带的标记位的比特信息；计算所述X偏振产生的4D信号、Y偏振产生的4D信号中每个比特的对数似然比；基于对数似然比确定每个比特的数据，得到X偏振和幅度平移的Y偏振；并基于四相相移键控信号的解调得出的比特信息对幅度平移的Y偏振的幅度平移进行还原，得到Y偏振，进一步对X偏振和Y偏振进行解调和译码，输出比特信息。
[0012]采用上述方案，在接收端，本专利技术提出了一种针对幅度平移集合分割的多维软判决算法，对X偏振、Y偏振上的数据分别进行逐位译码。在X偏振中，可以直接与接收符号所在的子集，即比特相关维度BRD中的星座点进行欧式距离的计算，得出对数似然比进行译码；在Y偏振上，根据接收到的同相分量、正交分量两个方向的标记位，分别对两个方向上的每个比特进行逐位译码：若标记位为0，在比特相关维度中根据对数似然比进行译码即可，若标记位为1，则需要根据发送端确定的格雷码映射规则，判断哪一比特发生了改变，并将其反转，使接收到的信号点平移回原本的位置后，再在比特相关维度中进行译码。本算法的复杂度较低，并且由于能够将概率幅度整形PAS和集合分割技术相结合，有着较为优越的误码率性能，能够适用于对平移后的编码信号进行有效解码。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中，在对两路信号分别编码并进行偏振复用处理得到X偏振和Y偏振的步骤中，分别对两路信号采用LDPC编码和Polar编码，以补偿Y偏振信号在后续处理中效果会略差于X偏振信号的情况。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，将每个偏振中信号的星座点均划分为多个子集，在基于X偏振和Y偏振的信号进行星座子集分割的步骤中，分别确定所述X偏振和Y偏振的信号所属的子集。并根据确定的子族约束条件将X偏振和Y偏振各自的四个子集进行组合，形成4D子族。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，在基于X偏振和Y偏振的星座分割结果确定是否对Y偏振进行幅度平移的步骤中，基于所述X偏振所属的子集判断所述X偏振和Y偏振的子集所组成的子族是否属于所述X偏振的子集对应预设的子族约束条件对应的组合，若属于，则不需要进行幅度平移；若不属于，则对Y偏振进行幅度平移，平移至所述X偏振的子集对应的子族。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，所述输出信号中包括四相相移键控信号，所述Y偏振包括同相分量和正交分量(对于所采用的64QAM信号，每一符号共携带6bit信息，其中前3比特为同相分量信息，后3比特为正交分量信息)，在所述输出信号的步骤中，若不需要进行幅度平移，则所述四相相移键控信号所携带的比特信息为00；若需要进行幅度平移，且平移Y偏振的同相分量，则所述四相相移键控信号所携带的比特信息为10；若需要进行幅度平移，且平移Y偏振的正交分量，则所述四相相移键控信号所携带的比特信息为01；若需要进行幅度平移，且平移Y偏振的同相分量和正交分量，则所述四相相移键控信号所携带的比特信息为11。
[0017]在本专利技术的一些实施方式中，在计算所述X偏振产生的4D信号、Y偏振产生的4D信号中每个比特的对数似然比；基于对数似然比确定每个比特的数据，得到X偏振和幅度平移的Y偏振；并基于四相相移键控信号的比特数据对Y偏振的幅度平移进行还原，得到Y偏振，进一步对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于子星座空间下的混合编译码方法，其特征在于，所述方法的步骤包括信号生成和信号接收解调：所述信号生成的步骤包括：生成比特信息，采用比特分配器将比特信息分离为两路信号；对两路信号分别编码并进行偏振复用处理得到X偏振和Y偏振；基于X偏振和Y偏振的信号进行星座子集分割；基于X偏振和Y偏振的星座分割结果确定是否对Y偏振进行幅度平移，基于Y偏振的幅度平移结果生成四相相移键控信号，输出信号；所述信号接收解调的步骤包括：将信号分离为X偏振产生的4D信号、Y偏振产生的4D信号和四相相移键控信号三部分；对四相相移键控信号进行硬判决得出标记位的比特信息；计算所述X偏振产生的4D信号、Y偏振产生的4D信号中每个比特的对数似然比；基于对数似然比确定每个比特的数据，得到X偏振和幅度平移的Y偏振；并基于四相相移键控信号的比特数据对Y偏振的幅度平移进行还原，得到Y偏振，进一步对X偏振和Y偏振进行解调和译码，输出比特信息。2.根据权利要求1所述的基于子星座空间下的混合编译码方法，其特征在于，在对两路信号分别编码并进行偏振复用处理得到X偏振和Y偏振的步骤中，分别对两路信号采用LDPC编码和Polar编码。3.根据权利要求1所述的基于子星座空间下的混合编译码方法，其特征在于，在基于X偏振和Y偏振的星座分割结果确定是否对Y偏振进行幅度平移的步骤中，基于所述X偏振所属的子集判断所述X偏振和Y偏振的子集所组成的子族是否属于所述X偏振的子集对应预设的子族约束条件对应的组合，若属于，则不需要进行幅度平移；若不属于，则对Y偏振进行幅度平移，平移至所述X偏振的子集对应的子族。4.根据权利要求3所述的基于子星座空间下的混合编译码方法，其特征在于，所述输出信号中包括四相相移键控信号，所述Y偏振包括同相分量和正交分量，在所述输出信号的步骤中，若不需要进行幅度平移，则所述四相相移键控信号所携带的比特信息为00；若需要进行幅度平移，且平移Y偏振的同相分量，则所述四相相移键控信号所携带的比特信息为10；若需要进行幅度平移，且平移Y偏振的正交分量，则所述四相相移键控信号所携带的比特信息为01；若需要进行幅度平移，且平移Y偏振的同相分量和正交分量，则所述四相相移键控信号所携带的比特信息为11。5.根据权利要求1所述的基于子星座空间下的混合编译码方法，其特征在于，在计算所述X偏振产生的4D信号、Y偏振产生的4D信号中每个比特的对数似然比；基于对数似然比确定每个比特的数据，得到X偏振和幅度平移的Y偏振；并基于四相相移键控信号的比特数据对Y偏振的幅度平移进行还原，得到Y偏振，进一步对X偏振和Y偏振进行解调和译码的步骤中；在四相相移键控信号解调时采用硬判决的的方式直接进行译码得出标记位的比特信息；在X偏振产生的4D信号中，直接与所在的子集进行欧式距离的计算，得出对数似然比进行译码；在Y偏振产生的4D信号中，根据接收到的同相分量、正交分量两个方向的标记位，即四相相移键控信号的两个标记位，分别对两个方向上的每个比特进行逐位译码；若标记位为
0，在比特相关维度中根据对数似然比进行译码，若标记位为1，则需要根据发送端确定的格雷码映射规则，确定符号中发生改变的比特，并将其反转，再进行译码。6.根据权利要求1所述的基于子星座空间下的混合编译码方法，其特征在于，在计算所述X偏振产生的4D信号、Y偏振产生的4D信号中每个比特的对数似然比的步骤中，根据如下公式计算每个比特的对数似然比：其中，L
k
表示第k个比特位的对数似然比，表示第k位为1的标准星座点，表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：忻向军，田凤，郭千卉，武天泽，张琦，姚海鹏，高然，田清华，王拥军，王富，黄鑫，张文全，武瑞德，李志沛，郭栋，
申请(专利权)人：北京理工大学雅泰歌思上海通讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：