概率整形对数似然比获取方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种概率整形对数似然比获取方法，支持非MB分布的概率整形对数似然比计算，可用于非线性信道性能优化；可兼容MB分布概率整形的LLR计算和均匀分布以及部分低阶调制的LLR计算；电路运算复杂度低，支持多功能合并设计，可用同一电路实现，相比于多种独立实现减小硬件开销；已知概率分布时，直接使用概率值计算，无需换算整形因子或查找整形因子；在正常信噪比范围内均能工作，不需要满足较高信噪比条件。本发明专利技术还提供了相应的概率整形对数似然比获取装置。数似然比获取装置。数似然比获取装置。

【技术实现步骤摘要】
概率整形对数似然比获取方法及装置


[0001]本专利技术涉及光纤通信
，具体是涉及接收机中概率整形对数似然比获取方法及装置。

技术介绍

[0002]目前可通过概率整形正交幅度调制(Probabilistic Shaping/Shaped Quadrature Amplitude Modulation，PS
‑
QAM)系统来提高频谱效率和传输能力，其中PS是通过改变信源的概率分布使其接近高斯分布来达到提升系统传输性能的目的。基于玻尔兹曼分布(MB，Maxwell
‑
Boltzmann)的概率整形是目前最常用的概率整形方法，其在高斯白噪声信道下有效信噪比增益可达1.53dB。数字相干光纤通信系统中接收端数字信号处理DSP流程图如图1所示，接收端使用软判决前向纠错(SD
‑
FEC，Soft Decision Forward Error Correction)时，需要先知道接收比特的软信息，通常通过解映射模块得到，使用对数似然比(LLR，Log
‑
Likelihood Ratio)来表示。
[0003]在近年的研究中，对提升非线性光纤信道传输性能的研究越来越多，特别是高阶QAM调制，如64QAM、256QAM、1024QAM等。在论文《Experimental Comparison of Probabilistic Shaping Methods for Unrepeated Fiber Transmission.Julian Renner.2017》中记载，在非线性信道下，与基于MB分布的概率整形相比，使用基于非MB分布的概率整形可以提升有效信噪比和信道容量，而目前缺乏对非MB分布概率整形的LLR简化算法研究。
[0004]在现有相关技术中，针对PS的对数似然比的标准计算公式非常复杂，不利于硬件实现；有使用概率码本直接将接收信号根据反映射为二进制比特的方法，如专利CN108631879A，但其只适用于很高的信噪比条件，信噪比略低时误码率会急剧增加；也有使用简化方法近似计算，如专利WO2022083265A1，但其需要知道根据概率信息换算整形因子，同时简化算法只适用于基于MB分布的概率整形，不适用于非MB分布的概率整形LLR计算。
[0005]通常芯片设计中为了满足不同的业务需求，很少会只单一的设计一种调制格式，同时有QPSK、均匀分布的16QAM、概率整形16QAM、均匀分布的64QAM、概率整形64QAM等其中几种设计时，例如64QAM均匀分布、MB分布概率整形和非MB分布概率整形，星座分布如图2所示，其中图2(a)为均匀分布64QAM，图2(b)为MB分布64QAM，图2(c)为非MB分布64QAM，一般对每种调制格式分别设计一套LLR解调电路，增加了电路复杂度。

技术实现思路

[0006]因此为了克服以上诸多问题，需要一种既适用于QAM概率整形MB分布又适用于QAM概率整形非MB分布的简化计算方法及装置，同时该方法可兼容部分低阶调制的LLR计算，且电路易实现。
[0007]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种概率整形对数似然比获取方法，使用同一电路设计实现非MB分布64QAM概率整形、MB分布64QAM概率整形、均匀分布
64QAM概率整形、非MB分布16QAM概率整形、MB分布16QAM概率整形、均匀分布16QAM概率整形以及QPSK的LLR计算，计算公式为：
[0008]b0＝I
[0009][0010][0011]b3＝Q
[0012][0013][0014]其中b
k
为第k比特的LLR，k＝0,1,2,
…
,5，σ2为复信号上的噪声方差，I为复信号实部，Q为复信号虚部，M为调制格式对应的比特数，P0、P1、P2、P3为概率信息，M取4或6，P0取P或P2。
[0015]本专利技术的一个实施例中，当使用64QAM非MB分布概率整形调制时，比特数M＝6，概率信息用P1＝logp1‑
logp0、P2＝logp2‑
logp1、P3＝logp3‑
logp2配置输入，P0＝P2，使用b0、b1、b2、b3、b4、b5比特作为输出，p0、p1、p2、p3来自64QAM调制bit＝{000,001,011,010,110,111,101,100}对应的概率值p＝{p0,p1,p2,p3,p3,p2,p1,p0}，其中概率值不符合MB分布。
[0016]本专利技术的一个实施例中，当使用64QAM MB分布概率整形调制时，比特数M＝6，概率信息用P1＝logp1‑
logp0、P2＝logp2‑
logp1、P3＝logp3‑
logp2配置输入，P0＝P2，使用b0、b1、b2、b3、b4、b5比特作为输出，p0、p1、p2、p3来自64QAM调制bit＝{000,001,011,010,110,111,101,100}对应的概率值p＝{p0,p1,p2,p3,p3,p2,p1,p0}，其中概率值符合MB分布。
[0017]本专利技术的一个实施例中，当使用64QAM均匀分布调制时，比特数M＝6，概率信息用P1＝0、P2＝0、P3＝0、P0＝0配置输入，使用b0、b1、b2、b3、b4、b5比特作为输出。
[0018]本专利技术的一个实施例中，当使用16QAM非MB分布概率整形调制时，比特数M＝4，概率信息用P＝logp1‑
logp0配置输入，P0＝P，只使用b0、b1、b3、b4比特作为输出，p0、p1来自16QAM调制bit＝{00,01,11,10}对应的概率值p＝{p0,p1,p1,p0}，其中概率值不符合MB分布。
[0019]本专利技术的一个实施例中，当使用16QAM MB分布概率整形调制时，比特数M＝4，概率信息用P＝logp1‑
logp0配置输入，P0＝P，只使用b0、b1、b3、b4比特作为输出，p0、p1来自16QAM调制bit＝{00,01,11,10}对应的概率值p＝{p0,p1,p1,p0}，其中概率值符合MB分布。
[0020]本专利技术的一个实施例中，当使用16QAM均匀分布时，比特数M＝4，概率信息用P0＝0配置输入，只使用b0、b1、b3、b4比特作为输出。
[0021]本专利技术的一个实施例中，当使用QPSK调制时，只使用b0、b3比特作为输出。
[0022]本专利技术的一个实施例中，本专利技术方法也适用于256QAM、1024QAM等更高阶QAM调制的概率整形对数似然比计算方法，具体步骤为：
[0023]获取LLR计算简化去除对数运算后的表达形式
[0024][0025]其中i＝0,1,
…
,2
M
‑1‑
1；
[0026]根据上述表达形式获取b
k
＝max{A
j
,
…
,A
m
}...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种概率整形对数似然比获取方法，其特征在于，使用同一电路设计实现非MB分布64QAM概率整形、MB分布64QAM概率整形、均匀分布64QAM概率整形、非MB分布16QAM概率整形、MB分布16QAM概率整形、均匀分布16QAM概率整形以及QPSK的LLR计算，计算公式为：b0＝I＝Ib3＝Q＝Q其中b
k
为第k比特的LLR，k＝0,1,2,
…
,5，σ2为复信号上的噪声方差，I为复信号实部，Q为复信号虚部，M为调制格式对应的比特数，P0、P1、P2、P3为概率信息，M取4或6，P0取P或P2。2.如权利要求1所述的概率整形对数似然比获取方法，其特征在于，当使用64QAM非MB分布概率整形调制时，比特数M＝6，概率信息用P1＝log p1‑
log p0、P2＝log p2‑
log p1、P3＝log p3‑
log p2配置输入，P0＝P2，使用b0、b1、b2、b3、b4、b5比特作为输出，p0、p1、p2、p3来自64QAM调制bit＝{000,001,011,010,110,111,101,100}对应的概率值p＝{p0,p1,p2,p3,p3,p2,p1,p0}，其中概率值不符合MB分布。3.如权利要求1所述的概率整形对数似然比获取方法，其特征在于，当使用64QAM MB分布概率整形调制时，比特数M＝6，概率信息用P1＝log p1‑
log p0、P2＝log p2‑
log p1、P3＝log p3‑
log p2配置输入，P0＝P2，使用b0、b1、b2、b3、b4、b5比特作为输出，p0、p1、p2、p3来自64QAM调制bit＝{000,001,011,010,110,111,101,100}对应的概率值p＝{p0,p1,p2,p3,p3,p2,p1,p0}，其中概率值符合MB分布。4.如权利要求1所述的概率整形对数似然比获取方法，其特征在于，当使用64QAM均匀分布调制时，比特数M＝6，概率信息用P1＝0、P2＝0、P3＝0、P0＝0配置输入，使用b0、b1、b2、b3、b4、b5比特作为输出。5.如权利要求1所述的概率整形对数似然比获取方法，其特征在于，当使用16QAM非MB分布概率整形调制时，比特数M＝4，概率信息用P＝log p1‑
log p0配置输入，P0＝P，只使用b0、b1、b3、b4比特作为输出，p0、p1来自16QAM调制bit＝{00,01,11,10}对应的概率值p＝{p0,p1,p1,p0}，其中概率值不符合MB分布。6.如权利要求1所述的概率整形对数似然比获取方法，其特征在于，当使用16QAM MB分布概率整形调制时，比特数M＝4，概率信息用P＝log p1‑
log p0配置
输入，P0＝P，只使用b0、b1、b...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄健，储昭敏，朱齐雄，陈登超，
申请(专利权)人：武汉飞思灵微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：