【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信系统中的调制编码领域，尤其涉及一种4m阶均匀分布调制(4m-udm)的设计方法及系统。
技术介绍
1、基于概率整形(ps)的调制格式由于高功率效率、灵活可控的频谱效率等优点在光通信系统中得到了广泛的应用。然而，ps会增加信号的峰值平均功率比(papr)，因此在峰值功率受限的系统下会降低信号的平均功率，从而降低系统的性能。在峰值功率受限的情况下，papr较小的信号往往能实现更好的性能，第一现有文献中指出在无光放大器的光通信系统中，受限于峰值功率，在相同信息熵的情况下，星座图均匀分布的信号的papr小于具有麦克斯韦-玻尔兹曼分布的ps信号，从而获得更好的通信质量。
2、传统的2n-qam调制的星座点虽然为均匀分布，但是这类调制方案的谱效分辨率较低，例如发送信号仅支持整数比特的熵，为了更好的逼近香农容限，往往需要更精细的比特分辨率，例如5.5比特、6.3比特等的调制格式。第二现有文献中利用常模分布匹配器(ccdm)提出了一种不规则的m2-qam星座实现方式，其中m为3、5等。但是该方法在前向纠错解码提取校验比特时，存在不能准确定位校验比特位置而无法解码的问题，且此方法采用两个ccdm，增加了复杂度并具有一定的冗余度。因此，一种具有精细比特分辨率、低复杂度并能准确定位校验比特位的均匀分布调制格式的设计方法很有必要。
技术实现思路
1、为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本专利技术的目的在于提供一种4m阶均匀分布调制(4m-udm)的设计方法及系统
2、本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种4m阶均匀分布调制的设计方法，包括以下步骤：
4、获取第一输入比特流，将第一输入比特流输入分布匹配器获得符号流；
5、获取第二输入比特流，结合第二输入比特流和所述符号流获得第一输出比特流，其中所述第一输出比特流中用于表征不同码字的比特序列具有相同的长度；
6、获取第三输入比特流，结合第一输出比特流和第三输入比特流获取校验比特流，结合校验比特流和第三输入比特流获取第二输出比特流；
7、根据所述第一输出比特流和所述第二输出比特流获得4m-udm信号；
8、其中，所述m为2n-1<m<2n的正整数，n为正整数。
9、本专利技术拟设计的4m-udm为不规则调制格式，则总可以找到一个正整数n，使得2n-1<m<2n，如果m＝2n-1或2n，则所述均匀调制格式可以采用传统的整数比特序列进行编码，不在本专利技术的讨论范围以内。因为4m不是2的整数幂，所以无法采用整数个数的比特序列通过编码映射的方式获得4m阶均匀分布的调制格式，此外这类调制格式与前向纠错码(fec)的结合也是一个难题，所以本专利技术提出了一种新型的设计方法。
10、具体而言，将用于编码的输入比特流分为3个部分，分别定义为第一到第三输入比特流。将第一输入比特流输入分布匹配器产生符号流，这里的分布匹配器可以为常模分布匹配器、无前缀码分布匹配器、分层分布匹配器的其中一种或多种的组合。然后结合第二输入比特流和符号流获得第一输出比特流，这一步骤旨在使得第一输出比特流中用于表征不同码字的比特序列具有相同的长度，便于后续纠错码编码，解决在接收端因不能准确定位校验比特位置而无法解码的问题。需要说明的是，这里并未对第一输出比特流中用于表征不同码字的比特序列的长度做具体限制。
11、然后结合第一输出比特流和第三输入比特流得到纠错码编码前总的信息比特流，根据总的信息比特流，利用ldpc、rs、qc-ldpc、bch和polar等的一种或多种方法进行纠错码编码，获得校验比特流，然后结合校验比特流和第三输入比特流得到第二输出比特流，这里的第二输出比特流中用于表征不同码字的比特序列一般也具有相同的长度。最后根据所述第一输出比特流和所述第二输出比特流获得4m-udm信号。
12、进一步地，所述符号流中的符号类型为k种，且这k种符号在所述符号流中出现的概率为p1,p2,..pk,其中所述k为{an,an-1…,a1}中的非零元素个数，an,an-1…,a1的取值为0或者1，且m＝an×2n-1+an-1×2n-2+…+a2×2+a1；所述pk为/m，其中ik为{an,an-1…a1}中第k个非零元素的下标，1≤k≤k。
13、将m分解为m＝an×2n-1+an-1×2n-2+…+a2×2+a1，其中an,an-1…a1的取值为0或者1。在集合{an,an-1…a1}中，剔除数值为零的元素，假设非零元素为k个，ik,1≤k≤k,为{an,an-1…a1}中第k个非零元素的下标，则m可写为：
14、利用第一输入比特流和分布匹配器产生符号流，其中符号流中的符号共有k种类型，且这k种符号在所述符号流中出现的概率分别为然后结合符号流和第二输入比特流获得第一输出比特流。具体而言，是将符号流中的每个符号与第二输入比特流中若干个比特相结合，并通过编码和/或映射的方式得到比特序列长度相同的码字。需要说明的是，符号流中不同类型的符号需要结合的第二输入比特流中的比特个数可以是不同的，但是结合以后得到的码字都具有相同的长度或比特个数。这里未对第一输出比特流中用于表征不同码字的比特序列的长度做具体限制。在其中一种实施例中，码字的类型有m种，均由比特序列长度为n的码字表示，因为m<2n，所以这是可行的；在另一实施例中，码字的类型有2m种，均由比特序列长度为n+1的码字表示。
15、进一步地，所述第一输出比特流中每w个比特构成一个码字，所述码字的类型有v种，在第一输出比特流中出现的概率为1/v；
16、所述第二输出比特流中每(2+n-w)个比特构成一个码字，且其码率为第一输出比特流码率的(2+n-w)/w；
17、将所述第一输出比特流中每个比特序列长度为w的码字依次与所述第二输出比特流中每个比特序列长度为(2+n-w)的码字结合，获得所述4m-udm信号的每个符号，其中：w为小于或等于n+1的正整数，且v＝2w-nm为正整数。
18、进一步定义了第一输出比特流中用于表征不同码字的比特序列的长度为w，码字的类型有v种。需要说明的是，这里并未定义要在长度为w的2w种码字中选择哪v种作为第一输出比特流中的码字类型。在其中一种实施例中，这v种码字要能方便在后续进行4m-udm星座图编码时得到格雷码或者准格雷码。
19、第一输出比特流中的每个码字都具有相同的比特序列长度w，方便了与fec结合而避免了在接收端由于检测错误而导致校验位无法定位的问题。对于4m-udm中的每个符号，除了第一输出比特流中v种类型的码字，每个4m-udm符号还需要(2+n-w)个比特才能完成编码。这(2+n-w)个比特由第二输出比特流获得，而fec的校验位就是插入在第二输出比特流中的。具体而言，根据fec的码率得到所插入的校验比特个数，剩余的信息比特则用第三输入比特流补充。因此，fec前总的信息比特流为第一输出比特本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种4M阶均匀分布调制的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种4M阶均匀分布调制的设计方法，其特征在于，所述符号流中的符号类型为K种，且这K种符号在所述符号流中出现的概率为p1,p2,..pK,其中所述K为{an,an-1…,a1}中的非零元素个数，an,an-1…,a1的取值为0或者1，且M＝an×2n-1+an-1×2n-2+…+a2×2+a1；所述pk为2ik-1/M，其中ik为{an,an-1…a1}中第k个非零元素的下标，1≤k≤K。
3.根据权利要求1所述的一种4M阶均匀分布调制的设计方法，其特征在于，所述第一输出比特流中每w个比特构成一个码字，所述码字的类型有V种，在第一输出比特流中出现的概率为1/V；
4.根据权利要求1所述的一种4M阶均匀分布调制的设计方法，其特征在于，所述结合第二输入比特流和所述符号流获得第一输出比特流的步骤中包括将符号流中不同类型的符号映射为不同的比特序列。
5.根据权利要求2所述的一种4M阶均匀分布调制的设计方法，其特征在于，所述结合第二输入比特流和所述符号流获
6.根据权利要求1所述的一种4M阶均匀分布调制的设计方法，其特征在于，所述4M-UDM信号的星座图通过以下方式获取：
7.根据权利要求3所述的一种4M阶均匀分布调制的设计方法，其特征在于，所述将所述第一输出比特流中每个比特序列长度为w的码字依次与所述第二输出比特流中每个比特序列长度为(2+n-w)的码字结合，获得所述4M-UDM信号的每个符号，包括：
8.根据权利要求1所述的一种4M阶均匀分布调制的设计方法，其特征在于，所述第一输出比特流中的不同码字满足根据第一输出比特流和第二输出比特流获得的4M-UDM信号的星座图为格雷编码或者准格雷编码。
9.根据权利要求1所述的一种4M阶均匀分布调制的设计方法，其特征在于，所述结合第二输入比特流和所述符号流获得第一输出比特流这一步骤中包括一个对照映射器，使得第一输出比特流中的不同码字满足根据第一输出比特流和第二输出比特流获得的4M-UDM信号的星座图为格雷编码或者准格雷编码。
10.一种基于4M-UDM的通信系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种4m阶均匀分布调制的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种4m阶均匀分布调制的设计方法，其特征在于，所述符号流中的符号类型为k种，且这k种符号在所述符号流中出现的概率为p1,p2,..pk,其中所述k为{an,an-1…,a1}中的非零元素个数，an,an-1…,a1的取值为0或者1，且m＝an×2n-1+an-1×2n-2+…+a2×2+a1；所述pk为2ik-1/m，其中ik为{an,an-1…a1}中第k个非零元素的下标，1≤k≤k。
3.根据权利要求1所述的一种4m阶均匀分布调制的设计方法，其特征在于，所述第一输出比特流中每w个比特构成一个码字，所述码字的类型有v种，在第一输出比特流中出现的概率为1/v；
4.根据权利要求1所述的一种4m阶均匀分布调制的设计方法，其特征在于，所述结合第二输入比特流和所述符号流获得第一输出比特流的步骤中包括将符号流中不同类型的符号映射为不同的比特序列。
5.根据权利要求2所述的一种4m阶均匀分布调制的设计方法，其特征在于，所述结合第二输入比特流和所述符号流获得第一输出比特流的步骤中包括将符号流中k种类型的符...
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