CN109547385B - 基于概率成形的信号编码调制、解调译码方法 - Google Patents

基于概率成形的信号编码调制、解调译码方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种基于概率成形的信号编码调制方法，可以实现将原始信号编码生成符号长度不同的编码符号，从而实现让能量大的星座点出现的概率小，让能量小的星座点出现的概率大，有效提高了系统中信号的传输功率。另外，本发明实施例还提供了一种基于概率成形的信号解调译码方法，可以实现根据编码符号的符号长度，对编码符号进行分组，并分别针对每组进行译码，从而使得每组编码符号都可以得到较佳的译码结果，提高了系统中译码结果的准确性。

Description

基于概率成形的信号编码调制、解调译码方法
技术领域
本发明涉及网格编码调制技术领域，特别是涉及一种基于概率成形的信号编码调制、解调译码方法及光通信系统。
背景技术
目前，对于光通信系统，在发送端采用网格编码的方法对原始信号进行编码调制，具体的，通常是基于8移相键控8PSK(8Phase Shift Keying)的网格编码调制方法。该编码调制方法将待发送的原始信号，编码调制生成符号长度均相同的具有8个符号的8PSK信号，即对应有8个星座点的8PSK信号，通常将编码调制生成的信号，映射成二维星座图，将编码调制生成的信号中的符号称为该星座图中的星座点。这就导致了每一符号的都具有相同的出现概率。其中，符号的出现概率与该符号的长度有关，比如符号110的长度为3，那么，该符号的出现概率为1/23即1/8。
这样使得，在信号传输过程中，能量大的星座点和能量小的星座点在星座图中出现的概率相同。其中，能量大的星座点为星座图中远离坐标原点的星座点，能量小的星座点为星座图中靠近坐标原点的星座点，星座点能量的大小，代表了该星座点所对应的信号的幅度大小。
可见，现有技术至少存在以下缺点：由于在信号传输过程中，能量大的星座点和能量小的星座点出现的概率相同，导致了信号的传输功率低。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种基于概率成形的信号编码调制、解调译码方法及光通信系统，以解决现有技术，由于能量大的星座点和能量小的星座点出现的概率相同，导致的信号传输功率低的问题。具体技术方案如下：
为了达到上述目的，第一方面，本发明实施例提供了一种基于概率成形的信号编码调制方法，所述方法包括：
接收待发送原始信号；
将所述待发送原始信号，转换为第一并行数据；
对所述第一并行数据进行编码和过滤，生成预设的编码符号；所述预设的编码符号的符号长度不均相同；
使用预设的三维星座图，对所述编码符号进行三维星座映射，生成不同符号长度的三维正交幅度调制信号；其中，每个编码符号对应一个预设的星座点，每个编码符号预设了对应的幅度、辅助极化角、极化相位差异角三个参数值。
可选的，所述预设的编码符号为：用费诺编码方式生成的9个编码符号，所述9个编码符号的符号长度有2位、3位和4位；
所述将所述待发送原始信号，转换为第一并行数据的步骤，包括：
每接收到4位串行原始信号，转换为第一并行数据；
所述对所述第一并行数据进行编码和过滤，生成预设的编码符号的步骤，包括：
将所述第一并行数据的最低位进行第一卷积编码，并根据所述9个编码符号，对编码后的数据进行过滤，得到2位或3位的第一准编码符号；所述3位的第一准编码符号中，只有前2位已确定，最低位未确定；
将所述第一并行数据的第2位和第3位进行第二卷积编码，并根据所述9个编码符号，对编码后的数据进行过滤，得到4位的第二准编码符号；所述4位的第二准编码符号中，只有前3位已确定，最低位未确定；
根据所述第一并行数据的最高位和所述9个编码符号，确定所述3位的第一准编码符号的最低位和4位的第二准编码符号的最低位；
将2位的第一准编码符号或已确定最低位的3位的第一准编码符号，确定为第一编码符号；将已确定最低位的4位的第二准编码符号，确定为第二编码符号；
所述使用预设的三维星座图，对所述编码符号进行三维星座映射，生成不同符号长度的三维正交幅度调制信号的步骤，包括：
使用预设的三维星座图，分别对所述第一编码符号和第二编码符号进行三维星座映射，生成2个不同符号长度的三维正交幅度调制信号。
第二方面，本发明实施例提供了一种基于概率成形的信号解调译码方法，所述方法包括：
接收所述三维正交幅度调制信号；
根据预设的编码符号，与所述预设的三维星座图中星座点之间的对应关系，对所述三维正交幅度调制信号，进行三维星座解映射，获得三维正交幅度调制信号对应的预设的编码符号；
对所述编码符号进行译码，获得所述三维正交幅度调制信号对应的原始信号。
可选的，所述根据预设的编码符号，与所述预设的三维星座图中星座点之间的对应关系，对所述三维正交幅度调制信号，进行三维星座解映射，获得所述三维正交幅度调制信号对应的预设的编码符号的步骤，包括：
根据接收到的所述三维正交幅度调制信号，确定对应的接收点的坐标；
当接收到的接收点的坐标，与预设的三维星座图中一个星座点的坐标相同时，根据预设的编码符号与所述预设的三维星座图中星座点之间的对应关系，将所述接收点解映射为该星座点对应的编码符号；
当接收到的接收点的坐标，与预设的三维星座图中星座点的坐标不同时，计算所述接收点与预设的三维星座图中各星座点之间的欧式距离；
根据预设的编码符号与所述预设的三维星座图中星座点之间的对应关系，将所述接收点解映射为，欧式距离最小时的星座点对应的编码符号；获得所述三维正交幅度调制信号对应的预设的编码符号。
可选的，所述预设的编码符号为：用费诺编码方式生成的9个编码符号，所述9个编码符号的符号长度有2位、3位和4位；
每次接收到的三维正交幅度调制信号为2个；所述接收点的坐标为2个接收点的坐标；所述获得的三维正交幅度调制信号对应的预设的编码符号的数量为2个；
所述对所述编码符号进行译码，获得所述三维正交幅度调制信号对应的原始信号的步骤，包括：
按编码符号的符号长度，对2个编码符号进行分组；
使用不同符号长度对应的译码器，对2个编码符号分别进行译码；
将2个译码器输出的并行结果作为第二并行数据进行并串转换，获得所述三维正交幅度调制信号对应的串行原始信号。
第三方面，本发明实施例提供了一种发送端设备，包括：
串并变换器，用于接收待发送原始信号；将所述待发送原始信号，转换第一并行数据；
编码符号生成单元，用于对所述第一并行数据进行编码和过滤，生成预设的编码符号；所述预设的编码符号的符号长度不均相同；
三维映射器，用于使用预设的三维星座图，对所述编码符号进行三维星座映射，生成不同符号长度的三维正交幅度调制信号；其中，每个编码符号对应一个预设的星座点，每个编码符号预设了对应的幅度、辅助极化角、极化相位差异角三个参数值。
可选的，所述预设的编码符号为：用费诺编码方式生成的9个编码符号，所述9个编码符号的符号长度有2位、3位和4位；
所述编码符号生成单元，包括：第一编码器、第一交织器、第二编码器、第二交织器；
所述的串并变换器，具体用于每接收到4位串行原始信号，转换为第一并行数据；
所述第一编码器，对所述第一并行数据的最低位进行第一卷积编码后，输入第一交织器；
所述第一交织器，根据所述9个编码符号，对编码后的数据进行过滤，得到2位或3位的第一准编码符号；所述3位的第一准编码符号中，只有前2位已确定，最低位未确定；
所述第二编码器，对所述第一并行数据的第2位和第3位进行第二卷积编码后，输入第二交织器；
所述第二交织器，根据所述9个编码符号，对编码后的数据进行过滤，得到4位的第二准编码符号；所述4位的第二准编码符号中，只有前3位已确定，最低位未确定；
所述的三维映射器，具体用于根据所述第一并行数据的最高位和所述9个编码符号，确定所述3位的第一准编码符号的最低位和4位的第二准编码符号的最低位；将2位的第一准编码符号或已确定最低位的3位的第一准编码符号，确定为第一编码符号；将已确定最低位的4位的第二准编码符号，确定为第二编码符号；并使用预设的三维星座图，分别对所述第一编码符号和第二编码符号进行三维星座映射，生成2个不同符号长度的三维正交幅度调制信号。
第四方面，本发明实施例提供了一种接收端设备，包括：
解映射器，用于接收所述三维正交幅度调制信号；根据预设的编码符号与所述预设的三维星座图中星座点之间的对应关系，对所述三维正交幅度调制信号，进行三维星座解映射，获得三维正交幅度调制信号对应的预设的编码符号；
译码单元，用于对所述编码符号进行译码；
并串变换器，用于接收所述译码单元的输出结果，将所述译码单元的输出结果转换为串行数据，获得所述三维正交幅度调制信号对应的原始信号。
可选的，所述译码单元，包括：第一解交织器、第一译码器、第二解交织器、第二译码器；
所述第一解交织器，用于接收所述编码符号中的第一编码符号；在所述第一准编码符号中，添加第一过滤符号；输入第一译码器；所述第一过滤符号为生成所述第一准编码符号时，过滤掉的数据；
所述第一译码器，用于按符号长度，对所述第一准编码符号、所述第一过滤符号分别进行译码；
所述第二解交织器，用于接收所述编码符号中的第二编码符号；在所述第二准编码符号中，添加第二过滤符号；输入第二译码器；所述第二过滤符号为生成所述第二准编码符号时，过滤掉的数据；
所述第二译码器，用于按符号长度，对所述第二准编码符号、所述第二过滤符号分别进行译码；
所述并串变换器，具体用于接收所述第一译码器的输出结果、第二译码器的输出结果；将所述第一译码器的输出结果、第二译码器的输出结果，转换为串行数据，获得所述三维正交幅度调制信号对应的原始信号。
第五方面，本发明实施例提供了一种光通信系统，包括上述的发送端设备、上述的接收端设备、数模转换器、连续激光器、光信号调制器、相干探测器及模数转换器；
所述数模转换器，用于接收所述发送端设备生成的数字式的三维正交幅度调制信号；将所述数字式的三维正交幅度调制信号，转化为模拟式的三维正交幅度调制信号；
所述连续激光器，用于产生连续激光作为光载波；
所述光信号调制器，用于将所述模拟式的三维正交幅度调制电信号，调制到光载波上，得到待传输光信号；以使所述待传输光信号通过光纤发送至所述相干探测器；
所述相干探测器，用于接收所述待传输光信号；将接收到的所述待传输光信号，转换为模拟式的三维正交幅度调制电信号；输入所述模数转换器；
所述模数转换器，用于将所述模拟式的三维正交幅度调制信号，转换为数字式的三维正交幅度调制信号；输入所述的接收端设备，以使所述接收端设备对所述数字式的三维正交幅度调制信号进行处理，获得所述三维正交幅度调制信号对应的原始信号。
本发明实施例提供的一种基于概率成形的信号编码调制、解调译码方法、发送端设备、接收端设备及光通信系统，可以接收待发送原始信号；将待发送原始信号，转换为第一并行数据；对所述第一并行数据进行编码和过滤，生成预设的编码符号；所述预设的编码符号的符号长度不均相同；使用预设的三维星座图，对所述编码符号进行三维星座映射，生成不同符号长度的三维正交幅度调制信号；其中，每个编码符号对应一个预设的星座点，每个编码符号预设了对应的幅度、辅助极化角、极化相位差异角三个参数值。由于与编码符号对应的星座点，在信号传输过程中的出现概率与其对应的编码符号的符号长度有关，而本发明实施例提供的编码调制方法，可以生成符号长度不同的编码符号，因此，利用本发明实施例提供的编码调制方法，可以实现让能量大的星座点出现的概率小，让能量小的星座点出现的概率大。从而解决了现有技术中，由于在信号传输过程中，能量大的星座点和能量小的星座点出现的概率相同，而导致的信号的传输功率低的问题。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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。
图1a为本发明实施例提供的基于概率成形的信号编码调制方法的一种流程示意图；
图1b为本发明实施例提供的对第一并行数据进行编码和过滤，生成预设的编码符号的流程示意图；
图2a为本发明实施例提供的基于概率成形的信号解调译码方法的一种流程示意图；
图2b为本发明实施例提供的根据预设的编码符号，与预设的三维星座图中星座点之间的对应关系，对三维正交幅度调制信号进行三维星座解映射，获得三维正交幅度调制信号对应的预设的编码符号的流程示意图；
图2c为本发明实施例提供的对编码符号进行译码，获得三维正交幅度调制信号对应的原始信号的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的发送端设备的一种结构示意图；
图4为本发明实施例提供的接收端设备的一种结构示意图；
图5为本发明实施例提供的光通信系统的一种结构示意图；
图6为本发明实施例提供的预设的三维星座图的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的发送端设备的另一种结构示意图；
图8为本发明实施例提供的接收点的坐标，与预设的三维星座图中星座点的坐标不同时的一种结构示意图；
图9为本发明实施例提供的一种译码流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以解决现有技术，由于能量大的星座点和能量小的星座点出现的概率相同，导致的信号的传输功率低的问题。本发明实施例提供了一种基于概率成形的信号编码调制、解调译码方法、发送端设备、接收端设备及光通信系统。
参见图1a，本发明实施例提供的基于概率成形的信号编码调制方法，包括：
S101：接收待发送原始信号；
具体的，该待发送原始信号为二进制数据流。
S102：将所述待发送原始信号，转换为第一并行数据；
S103：对所述第一并行数据进行编码和过滤，生成预设的编码符号；所述预设的编码符号的符号长度不均相同；
S104：使用预设的三维星座图，对所述编码符号进行三维星座映射，生成不同符号长度的三维正交幅度调制信号；其中，每个编码符号对应一个预设的星座点，每个编码符号预设了对应的幅度、辅助极化角、极化相位差异角三个参数值。
具体的，可以通过调制幅度、辅助极化角、极化相位差异角这三个参数值，将编码符号映射成三维星座图中该编码符号对应的星座点。
可选的，预设的编码符号可以为：用费诺编码方式生成的9个编码符号，所述9个编码符号的符号长度有2位、3位和4位。
将待发送原始信号，转换为第一并行数据的步骤，可以包括：
每接收到4位串行原始信号，转换为第一并行数据；
参见图1b，对所述第一并行数据进行编码和过滤，生成预设的编码符号的步骤，包括：
S1031：将所述第一并行数据的最低位进行第一卷积编码，并根据所述9个编码符号，对编码后的数据进行过滤，得到2位或3位的第一准编码符号；所述3位的第一准编码符号中，只有前2位已确定，最低位未确定；
S1032：将所述第一并行数据的第2位和第3位进行第二卷积编码，并根据所述9个编码符号，对编码后的数据进行过滤，得到4位的第二准编码符号；所述4位的第二准编码符号中，只有前3位已确定，最低位未确定；
S1033：根据所述第一并行数据的最高位和所述9个编码符号，确定所述3位的第一准编码符号的最低位和4位的第二准编码符号的最低位；
S1034：将2位的第一准编码符号或已确定最低位的3位的第一准编码符号，确定为第一编码符号；将已确定最低位的4位的第二准编码符号，确定为第二编码符号。
使用预设的三维星座图，对所述编码符号进行三维星座映射，生成不同符号长度的三维正交幅度调制信号的步骤，可以包括：
使用预设的三维星座图，分别对所述第一编码符号和第二编码符号进行三维星座映射，生成2个不同符号长度的三维正交幅度调制信号。
由于与编码符号对应的星座点，在信号传输过程中的出现概率与其对应的编码符号的符号长度有关，而本发明实施例提供的编码调制方法，可以生成符号长度不同的编码符号，因此，利用本发明实施例提供的编码调制方法，可以实现让能量大的星座点出现的概率小，让能量小的星座点出现的概率大。从而解决了现有技术中，由于在信号传输过程中，能量大的星座点和能量小的星座点出现的概率相同，而导致的信号的传输功率低的问题。
参见图2a，本发明实施例提供的基于概率成形的信号解调译码方法，包括：
S201：接收三维正交幅度调制信号；
S202：根据预设的编码符号，与所述预设的三维星座图中星座点之间的对应关系，对所述三维正交幅度调制信号，进行三维星座解映射，获得三维正交幅度调制信号对应的预设的编码符号；
S203：对所述编码符号进行译码，获得所述三维正交幅度调制信号对应的原始信号。
参见图2b，可选的，根据预设的编码符号，与所述预设的三维星座图中星座点之间的对应关系，对所述三维正交幅度调制信号，进行三维星座解映射，获得三维正交幅度调制信号对应的预设的编码符号的步骤，可以包括：
S2021：根据接收到的所述三维正交幅度调制信号，确定对应的接收点的坐标；
S2022：当接收到的接收点的坐标，与预设的三维星座图中一个星座点的坐标相同时，根据预设的编码符号与所述预设的三维星座图中星座点之间的对应关系，将所述接收点解映射为该星座点对应的编码符号；
S2023：当接收到的接收点的坐标，与预设的三维星座图中星座点的坐标不同时，计算所述接收点与预设的三维星座图中各星座点之间的欧式距离；
S2024：根据预设的编码符号与所述预设的三维星座图中星座点之间的对应关系，将所述接收点解映射为，欧式距离最小时的星座点对应的编码符号；获得所述三维正交幅度调制信号对应的预设的编码符号。
可选的，预设的编码符号可以为：用费诺编码方式生成的9个编码符号，所述9个编码符号的符号长度有2位、3位和4位。
每次接收到的三维正交幅度调制信号可以为2个；所述接收点的坐标可以为2个接收点的坐标；所述获得的三维正交幅度调制信号对应的预设的编码符号的数量可以为2个。
参见图2c，对所述编码符号进行译码，获得所述三维正交幅度调制信号对应的原始信号的步骤，可以包括：
S2031：按编码符号的符号长度，对2个编码符号进行分组；
比如：得到的编码符号分别为，00、1101，00的符号长度为2，1101的符号长度为4，那么，将00、1101各分为一组，即，共分为2组：00一组，1101一组。
S2032：使用不同符号长度对应的译码器，对2个编码符号分别进行译码；
具体的，对于编码符号00使用与符号长度是2，对应的译码器，对00进行译码。对于编码符号1101使用与符号长度是4，对应的译码器，对1101进行译码。
S2033：将2个译码器输出的并行结果作为第二并行数据进行并串转换，获得所述三维正交幅度调制信号对应的串行原始信号。
本发明实施例提供的基于概率成形的信号解调译码方法，可以实现根据编码符号的符号长度，对编码符号进行分组，并分别针对每组进行译码。从而使得每组编码符号都可以得到较佳的译码结果，提高了译码结果的准确性。
与图1a所示实施例对应的，本发明实施例还提供了一种发送端设备。参见图3，本发明实施例提供的发送端设备，包括：
串并变换器301，用于接收待发送原始信号；将所述待发送原始信号，转换第一并行数据；
编码符号生成单元302，用于对所述第一并行数据进行编码和过滤，生成预设的编码符号；所述预设的编码符号的符号长度不均相同；
三维映射器303，用于使用预设的三维星座图，对所述编码符号进行三维星座映射，生成不同符号长度的三维正交幅度调制信号；其中，每个编码符号对应一个预设的星座点，每个编码符号预设了对应的幅度、辅助极化角、极化相位差异角三个参数值。
可选的，所述预设的编码符号可以为：用费诺编码方式生成的9个编码符号，所述9个编码符号的符号长度有2位、3位和4位。
所述编码符号生成单元302，可以包括：第一编码器、第一交织器3021-2、第二编码器、第二交织器；
所述的串并变换器301，具体用于每接收到4位串行原始信号，转换为第一并行数据；
所述第一编码器，对所述第一并行数据的最低位进行第一卷积编码后，输入第一交织器；
所述第一交织器，根据所述9个编码符号，对编码后的数据进行过滤，得到2位或3位的第一准编码符号；所述3位的第一准编码符号中，只有前2位已确定，最低位未确定；
所述第二编码器，对所述第一并行数据的第2位和第3位进行第二卷积编码后，输入第二交织器；
所述第二交织器，根据所述9个编码符号，对编码后的数据进行过滤，得到4位的第二准编码符号；所述4位的第二准编码符号中，只有前3位已确定，最低位未确定；
所述的三维映射器303，具体用于根据所述第一并行数据的最高位和所述9个编码符号，确定所述3位的第一准编码符号的最低位和4位的第二准编码符号的最低位；将2位的第一准编码符号或已确定最低位的3位的第一准编码符号，确定为第一编码符号；将已确定最低位的4位的第二准编码符号，确定为第二编码符号；并使用预设的三维星座图，分别对所述第一编码符号和第二编码符号进行三维星座映射，生成2个不同符号长度的三维正交幅度调制信号。
由于与编码符号对应的星座点，在信号传输过程中的出现概率与其对应的编码符号的符号长度有关，而本发明实施例提供的发送端设备，可以将原始信号编码生成符号长度不同的编码符号，从而实现让能量大的星座点出现的概率小，让能量小的星座点出现的概率大，有效提高了信号的传输功率。解决现有技术中，由于在信号传输过程中，能量大的星座点和能量小的星座点出现的概率相同，而导致的信号的传输功率低的问题。
与图2a所示实施例对应的，本发明实施例还提供了一种接收端设备。参见图4，本发明实施例提供的接收端设备，包括：
解映射器401，用于接收所述三维正交幅度调制信号；根据预设的编码符号与所述预设的三维星座图中星座点之间的对应关系，对所述三维正交幅度调制信号，进行三维星座解映射，获得三维正交幅度调制信号对应的预设的编码符号；
译码单元402，用于对所述编码符号进行译码；
并串变换器403，用于接收所述译码单元的输出结果，将所述译码单元的并行输出结果转换为串行数据，获得所述三维正交幅度调制信号对应的原始信号，即二进制比特序列。
可选的，所述译码单元，可以包括：第一解交织器、第一译码器、第二解交织器、第二译码器；
所述第一解交织器，用于接收所述编码符号中的第一编码符号；在所述第一准编码符号中，添加第一过滤符号；输入第一译码器；所述第一过滤符号为生成所述第一准编码符号时，过滤掉的数据；
所述第一译码器，用于按符号长度，对所述第一准编码符号、所述第一过滤符号分别进行译码；
所述第二解交织器，用于接收所述编码符号中的第二编码符号；在所述第二准编码符号中，添加第二过滤符号；输入第二译码器；所述第二过滤符号为生成所述第二准编码符号时，过滤掉的数据；
所述第二译码器，用于按符号长度，对所述第二准编码符号、所述第二过滤符号分别进行译码；
所述并串变换器403，具体用于接收所述第一译码器的输出结果、第二译码的输出结果；将所述第一译码器的输出结果、第二译码器的输出结果，转换为串行数据，获得所述三维正交幅度调制信号对应的原始信号。
本发明实施例提供的接收端设备，用于将接收到的使用概率成形的信号编码调制生成的调制信号，解调译码成原始信号，本发明实施例提供的接收端设备，可以实现根据编码符号的符号长度，对编码符号进行分组，并分别针对每组进行译码。从而使得每组编码符号都可以得到较佳的译码结果，提高了译码结果的准确性。
参见图5，本发明实施例提供的光通信系统，包括上述的发送端设备、接收端设备、数模转换器501、连续激光器502、光信号调制器503、相干探测器504及模数转换器505；
所述数模转换器501，用于接收所述发送端设备生成的数字式的三维正交幅度调制信号；将所述数字式的三维正交幅度调制信号，转化为模拟式的三维正交幅度调制信号；
所述连续激光器502，用于产生连续激光作为光载波；
所述光信号调制器503，用于将所述模拟式的三维正交幅度调制信号，调制到光载波上，得到待传输光信号；以使所述待传输光信号通过光纤发送至所述相干探测器504；
所述相干探测器504，用于接收所述待传输光信号；将接收到的所述待传输光信号，转换为模拟式的三维正交幅度调制信号；输入所述模数转换器605；
所述模数转换器505，用于将所述模拟式的三维正交幅度调制信号，转换为数字式的三维正交幅度调制信号；输入所述的接收端设备，以使所述接收端设备对所述数字式的三维正交幅度调制信号进行处理，获得所述三维正交幅度调制信号对应的原始信号。
本发明实施例提供的光通信系统，可以将原始信号编码生成符号长度不同的编码符号，从而实现让能量大的星座点出现的概率小，让能量小的星座点出现的概率大，有效提高了系统中信号的传输功率。
另外，本发明实施例提供的光通信系统，可以实现根据编码符号的符号长度，对编码符号进行分组，并分别针对每组进行译码，从而使得每组编码符号都可以得到较佳的译码结果，提高了系统中译码结果的准确性。
以下，列举个具体的例子本发明实施例提供的光通信系统，做进一步详细的说明。
在本实施例中，预设的编码符号可以为9个编码符号，这9个编码符号可以分别是：00、010、011、100、101、1100、1101、1110、1111。该9个编码符号对应的概率分别为：1/22、1/23、1/23、1/23、1/23、1/24、1/24、1/24、1/24，即分别为：1/4、1/8、1/8、1/8、1/8、1/16、1/16、1/16、1/16。
可以用费诺编码方式生成上述9个编码符号。费诺编码的过程可以为：
步骤1，将编码符号按其出现的概率，由大到小依次排列；
步骤2，将依次排列的编码符号，按其对应的概率值分为2组，使划分得到的2组内各编码符号的概率之和的差值，落入在预设的区间范围内；并为划分得到的这2组，分别赋予一个二进制符号“0”、“1”；在实际应用中，为了让组内编码符号的概率之和，尽可能相近，通常将该区间范围设的比较小，比如，可以将该区间范围设为[0，0.05]。
步骤3，分别针对上述2组内的编码符号，再将其分为2组，使划分得到的2组内各编码符号的概率之和的差值，落入在预设的区间范围内；并为划分得到的这2组，分别赋予一个二进制符号“0”、“1”；
步骤4，重复步骤3，直到每组中只剩下一个编码符号；这样就生成了上述9个编码符号。
表一
Figure BDA0001953605520000151
具体的，分别用字母A、B、C、D、E、F、G、H、I代表待生成的9个编码符号。预设的A、B、C、D、E、F、G、H、I的出现概率分别为1/4、1/8、1/8、1/8、1/8、1/16、1/16、1/16、1/16。
参见表一，生成上述9个编码符号的过程为：
首先将A、B、C、D、E、F、G、H、I，按其出现概率由大到小依次排列。按其对应的概率值进行第一次分组，由表一可以看出，第一次分组的结果为：A、B、C为一组，D、E、F、G、H、I为另一组，分别为第一组、第二组赋予一个二进制符号“0”、“1”，其中，第一组A、B、C的概率之和为1/2，第二组D、E、F、G、H、I的概率之和为1/2，2组的概率之和相同；
进行第二次分组，分别针对第一组、第二组再将其分为2组，由表一可以看出，对于第一组来说，第二次分组的结果为：A为一组，B、C为另一组；对于第二组来说，第二次分组的结果为：D、E为一组，F、G、H、I为另一组，分别为第二次分组得到的各组赋予一个二进制符号“0”、“1”；
按照如上述第二次分组的分组规则，继续进行分组，直到每组中只剩下一个编码符号；由表一可以看出，本发明实施例共进行了4此分组，生成了9个编码符号：00、010、011、100、101、1100、1101、1110、1111。
在本实施例中，预设的三维星座图可以为，图6所示的正方体星座图。本发明实施例用幅度、辅助极化角和极化相位差异角，这三个参数作为调制变量来传递信息，由于有三个参数，所以调制自由度是三维的，所以，按本实施例预设的三维星座映射生成信号为的调制三维正交幅度调制信号(三维PQAM信号)。
其中，三维PQAM信号表达式为：
Figure BDA0001953605520000161
上述三维PQAM信号的指数形式表达式为：
Figure BDA0001953605520000162
与三维PQAM信号对应的等效低通信号的表达式为：
Figure BDA0001953605520000163
上述等效低通信号的矢量表达式为：Sm(t)＝Sm1f1(t)+Sm2f2(t)+Sm3f3(t)
三维PQAM信号的矢量表达式为：
Figure BDA0001953605520000171
其中，Aθc＝Am sinγm cosηm,Aθs＝Am sinγm sinηm,Aφ＝Am cosγm，
Figure BDA0001953605520000172
Figure BDA0001953605520000173
Figure BDA0001953605520000174
Aθc表示
Figure BDA0001953605520000175
方向三维PQAM信号的同向分量的幅度，Aθs表示
Figure BDA0001953605520000176
方向三维PQAM信号的正交分量的幅度，Aφ表示
Figure BDA0001953605520000177
方向三维PQAM信号的幅度，
Figure BDA0001953605520000178
方向为x-y平面方向，
Figure BDA0001953605520000179
方向为Z轴方向，Am表示三维PQAM信号的幅度，γm表示三维PQAM信号的极化角，ηm表示三维PQAM信号的极化相位差异角，g(t)表示脉冲信号，wc＝2πfc，ωc表示角速度，fc表示载波频率，Eg为脉冲的能量，
Figure BDA00019536055200001710
gT(t)为矩形脉冲,Ts为符号间隔，j为复数的虚部符号，t表示时刻。
在三维空间中星座点间的最小欧式距离为：
Figure BDA00019536055200001711
在二维平面中星座点间的最小欧式距离为：
Figure BDA00019536055200001712
其中，d为星座点间的欧式距离，Eg为脉冲的能量，
Figure BDA00019536055200001713
gT(t)为矩形脉冲,Ts为符号间隔。显然，三维空间中星座点间的最小欧式距离，要大于二维平面中星座点间的最小欧式距离。由于星座点之间的最小欧氏距离越大，误码率就越低。从而可知，三维星座图的误码率，要比二维星座图的误码率低。从另一个角度来说，当最小欧式距离相同时，三维星座图可以比二维星座图容纳更多的星座点，这样，三维星座图就可以携带更多的信息，所以利用三维星座图可以提高光通信系统的通信效率。
PAM(Pulse Amplitude Modulation，脉冲幅度调制)通过控制传播信号的幅度来传递信息，由于PAM在信息传输过程中，仅仅利用了传播信号的幅度作为调制变量，所以，PAM的调制自由度是一维的，也就意味着PAM是一维信号。QAM同时利用了传播信号的幅度和相位来传递信息，所以，QAM的调制自由度是二维的，也就意味着QAM是二维信号。
在实际应用中，可以将QAM看作是两个正交的一维PAM信号叠加在一起得到的。同理，三维正交调制信号(PQAM)可以看作是一个QAM信号和一个PAM信号叠加在一起得到的。从而，三维9正交调制(9QAM)信号可以看作是先将一个2PAM和一个4QAM叠加在一起得到三维8正交调制(8QAM)信号，然后用概率成形的方法增加一个编码符号得到三维9QAM信号。
本发明实施例所提供的方法，利用幅度、辅助极化角和极化相位差异角，这三个参数作为调制变量来传递信息，调制自由度是三维的。增加了调制的自由度，并且，利用极化参数作为调制变量，还具有高信噪比的优点，进而降低了误码率。
本发明实施例所提供的方法，按照同一子集中包含的编码符号间不同的比特位最少的规则，将所述符号分割成预设数量个子集。具体的子集分割可以按照如下方式进行分割：
第一次子集分割，将所有编码符号分为两组B1和B2，其中，B1包括：00,010,011,100,101五个编码符号，B2包括1100,1101,1110,1111四个编码符号。
第二次子集分割，再将B1和B2分为5组，得到5个子集，其中，子集C1只有一个编码符号00，子集C2包括010和011两个编码符号，子集C3包括100和101两个编码符号，子集C4包括1100和1101两个编码符号，子集C5包括1110和1111两个编码符号。
进一步的，可以按照同一子集中包含的编码符号间欧氏距离最大的规则，将各个子集中的编码符号，分别与预设的三维星座图中的坐标点之间建立对应的映射关系。对于含有2个编码符号的子集来说，同一子集中包含的2个编码符号，是2个较为相近的编码符号，因此，判错的可能性较大。按照同一子集中包含的编码符号间欧氏距离最大的规则，为子集中的编码符号分别建立映射关系，可以使得两个可能错判的编码符号离得远一些，从而，有利于降低光通信系统的误码率。
具体的，各个编码符号与三维星座图中对应的星座点的之间的映射关系，如表二所示，表二中，中括号内的数代表星座点的坐标；例如编码符号00在三维星座图中对应的星座点为坐标是[0,0,0]的星座点。
表二
C1 C2 C3 C4 C5
A 00[0,0,0] 010[1,-1,-1] 100[1,1,1] 1100[1,-1,1] 1110[1,1,-1]
B 011[-1,1,-1] 101[-1,-1,1] 1101[-1,1,1] 1111[-1,-1,-1]
参见图7，在一种具体的实施例中，第一卷积编码器可以为卷积编码器(2,1,4)，第二卷积编码器可以为卷积编码器(3,2,4)。其中，卷积码编码器(n,k,m)中，n表示输出的比特位数，k表示输入的比特位数，m表示约束长度，约束长度＝编码器中寄存器的数量+1，约束长度表示编码过程中相互约束的码分组个数。
卷积编码器(2,1,4)包含3个寄存器701-1、701-2和701-3，在卷积编码器(2,1,4)中每次输入1个比特，输出2比特，输出y1和y2可能的组合形式为：00、01、10、11。由于子集C1(00)，C2(01x)和C3(10x)不需要11，因此利用第一交织器702把11过滤掉。比如：在某一时刻，卷积编码器(2,1,4)输入了1个二进制数0，y1和y2的输出是11，那么，用第一交织器702将其过滤掉。
卷积编码器(3,2,4)包含3个寄存器703-1、703-2和703-3，在卷积编码器(3,2,4)中每次输入2个比特，输出3个比特，输出y3、y4和y5可能的组合形式：000、001、010、011、100、101、110、111。由于子集C4(110x)，C5(111x)只需要110和111，因此，当y3、y4和y5的输出是六种组合000、001、010、011、100、101中的一种组合时，利用第二交织器704将其过滤掉。比如：在某一时刻，卷积编码器(3,2,4)输入了2个二进制数0和1，y3、y4和y5的输出是011，那么，用第二交织器704将其过滤掉。
输出y6将接收到的串并变换器输入的二进制数据，直接作为第一编码器输出的子集C2(01x)、C3(10x)和第二编码器输出的子集C4(110x)、C5(111x)的最低位。比如：在某一时刻，串并变换器接收到4位串行数据1100，串并变换器将其转换为第一并行数据1100，并将0发送至卷积编码器(2,1,4)，将01发送至卷积编码器(3,2,4)；卷积编码器(2,1,4)在接收到该二进制数0，进行卷积编码后，y1和y2的输出是01，也就是说，第一编码器输出的子集是C2(01x)；卷积编码器(3,2,4)在接收到该二进制数01，进行卷积编码后，y3、y4和y5的输出是111也就是说，第二编码器输出的子集是C5(111x)；输出y6将接收到的串并变换器输入的二进制数据1，直接作为第一编码器输出的子集C2(01x)和第二编码器输出的子集C5(111x)的最低位，得到编码符号011和1111。
在其他实施例中，还可以是，在串并变换器接收到4位串行数据，并将其转换为第一并行数据后，将第一并行数据的最高位发送至第一编码器，将第一并行数据的第2位和第3位发送至第二编码器，根据所述第一并行数据的最低位和所述9个编码符号，确定所述3位的第一准编码符号的最低位和4位的第二准编码符号的最低位。
本发明实施例所提供的光通信系统发送信号的过程可以为：
串并变换器，接收二进制数据流式的待发送原始信号，每接收到4位串行二进制数，将其转换为第一并行数据，并将第一并行数据的最低位发送至第一卷积编码器；第一卷积编码器在接收到该二进制数，并进行第一卷积编码后，将编码结果，输入第一交织器；第一交织器，根据9个编码符号，对编码后的数据进行过滤，得到一个2位或3位的第一准编码符号。
例1，第一卷积编码器进行第一卷积编码后得到的编码符号是11，由于预设的9个编码符号：00、010、011、100、101、1100、1101、1110、1111中没有11，则第一交织器将11过滤掉。
例2，第一卷积编码器进行第一卷积编码后得到的编码符号是00，第一交织器，根据预设的9个编码符号，确定第一准编码符号为2位，也就是00。
例3，第一卷积编码器进行第一卷积编码后得到的编码符号是10，第一交织器，根据预设的9个编码符号，确定第一准编码符号为3位，也就是10x，此时，10x中只有前2位已确定，最低位未确定。
将第一并行数据的第2位和第3位发送至第二卷积编码器，第二卷积编码器进行第二卷积编码，第二交织器，根据所述9个编码符号，对编码后的数据进行过滤，得到一个4位的第二准编码符号。
例1，当第二卷积编码器进行第二卷积编码后得到的编码符号是000、001、010、011、100、101时，第二交织器，根据预设的9个编码符号将上述编码符号过滤掉。
例2，当第二卷积编码器进行第二卷积编码后得到的编码符号是110或111时，第二交织器，根据预设的9个编码符号，确定第二准编码符号为4位，即，110x或111x，此时，110x或111x中只有前3位已确定，最低位未确定。
可选的，三维映射器可以是三维9QAM映射器。第一交织器、第二交织器可以分别将确定的第一准编码符号、第二准编码符号输入至该三维9QAM映射器中。三维9QAM映射器，接收第一并行数据的最高位，并将接收到的二进制数确定为3位的第一准编码符号的最低位和4位的第二准编码符号的最低位，得到第一编码符号、第二编码符号。
比如：接收到的二进制数的最高位为1，第一准编码符号为10x，第二准编码符号为111x，三维9QAM映射器，将“1”作为10x、111x的最低位，得到第一编码符号101、第二编码符号1111。
在得到一个第一编码符号、一个第二编码符号后，三维9QAM映射器，使用预设的三维星座图，分别对所述第一编码符号和第二编码符号进行三维星座映射，生成2个不同符号长度的三维正交幅度调制信号。
比如：第一编码符号为101、第二编码符号为1111，预设的三维星座图为图6所示的星座图，三维9QAM映射器，根据预设的编码符号与星座点之间的映射关系，分别将第一编码符号101映射为坐标为[-1,-1,1]的星座点，将第二编码符号1111映射为坐标为[-1,-1,-1]的星座点，生成2个不同符号长度的三维正交幅度调制信号。
三维9QAM映射器，生成的2个三维正交幅度调制信号为数字式的三维正交幅度调制信号；数模转换器，将接收到的三维9QAM映射器生成的2个数字式的三维正交幅度调制信号，转化为2个模拟式的三维正交幅度调制信号。
连续激光器，产生连续激光作为光载波。
光信号调制器，具体的可以是铌酸锂马赫-增德尔调制器将所述2个模拟式的三维正交幅度调制电信号，调制到光载波上，得到待传输光信号。
待传输光信号通过光纤发送至相干探测器；
相干探测器，接收所述待传输光信号；通过拍频处理，将接收到的待传输光信号，转换为2个模拟式的三维正交幅度调制电信号；输入模数转换器。
模数转换器，用于将2个模拟式的三维正交幅度调制信号，转换为2个数字式的三维正交幅度调制信号；输入解映射器。可选的，三维解映射器可以是三维解9QAM映射器。
三维解9QAM映射器，根据预设的编码符号与预设的三维星座图中星座点之间的对应关系，对2个三维正交幅度调制信号，进行三维星座解映射，获得2个编码符号。
具体的，当三维解9QAM映射器，接收到的三维正交幅度调制信号的坐标，也就是接收到的接收点的坐标与预设的三维星座图中一个星座点的坐标相同时，根据预设的编码符号与预设的三维星座图中星座点之间的对应关系，将接收点解映射为该星座点对应的编码符号；
例1，接收点的坐标是为[-1,-1,-1]，则根据预设的编码符号与预设的三维星座图中星座点之间的对应关系，接收点解映射为1111。
例2，参见图8，由于信道中存在噪声，接收到的接收点p的坐标(ax,ay,az)通常都不是预设的星座点的坐标。因此，三维解9QAM映射器，就需要根据p的坐标，计算p与每个星座点之间的欧式距离，将欧式距离最小的星座点对应的编码符号，认为是p对应的编码符号。
比如，p的坐标是[-1.1,-1.1,-1.1]，不是预设的星座点的坐标。因此，计算p与每个星座点之间的欧式距离，计算得到p与坐标为[-1,-1,-1]的星座点之间的欧式距离最小，则将坐标为[-1,-1,-1]的星座点对应的编码符号1111，认为是p对应的编码符号，也就是说p解映射为1111。
可选的，可以将坐标为[-1,-1,-1]的星座点与接收点p之间的欧氏距离，存入度量储存器，以便为下次判断最小欧式距离作参考。
三维解9QAM映射器，将2个编码符号中的第一编码符号，输入第一解交织器；第二编码符号，输入第二解交织器。
第一解交织器，在第一准编码符号中，添加第一过滤符号；输入第一译码器；所述第一过滤符号为生成所述第一准编码符号时，过滤掉的数据。
第二解交织器，在第二准编码符号中，添加第二过滤符号；输入第二译码器；所述第二过滤符号为生成所述第二准编码符号时，过滤掉的数据。
第一译码器，按符号长度，对第一准编码符号、第一过滤符号分别进行译码；并输入并串变换器。
第二译码器，按符号长度，对第二准编码符号、第二过滤符号分别进行译码；并输入并串变换器。
并串变换器，将第一译码器的输出结果、第二译码器的输出结果，转换为串行数据，获得2个三维正交幅度调制信号对应的原始信号。
本发明实施例使用的译码器为Viterbi(维特比)译码器，由于本发明实施例提供的三维9QAM信号为不等概率信号，而当概率不相等时，Viterbi译码不一定是最佳译码方式，从而可能会影响光通信系统译码的准确率。因此，可以先将接收到的编码符号按出现概率划分为多组，其中，每组编码符号的出现概率。然后再进行Viterbi译码，以保证系统有良好的防误码性能。
比如，参见图9，可以根据出现概率将接收到的编码符号，分为三组ABC。A组中为出现概率为1/4的编码符号，比如：编码符号00对应的复信号，B组为出现概率为1/8的编码符号，比如：编码符号010对应的复信号，C组为概率为1/16的符号，比如：编码符号1100对应的复信号。然后分别对ABC三组进行子集译码和维特比译码，最后经过并串变换得到二进制数据流，其中，子集译码为计算接收点与星座点之间的欧式距离，并确定该接收点对应的编码符号；维特比译码为将接收点对应的编码符号译码为该编码符号对应的原始符号。
可选的，发送端还可以在编码得到编码符号后，为出现概率不同的编码符号分别做标记，以便于接收端根据标记快速为编码符号分组。
本发明实施例提供的光通信系统，可以将原始信号编码生成符号长度不同的编码符号，从而实现让能量大的星座点出现的概率小，让能量小的星座点出现的概率大，有效提高了系统中信号的传输功率。
另外，本发明实施例提供的光通信系统，可以实现根据编码符号的符号长度，对编码符号进行分组，并分别针对每组进行译码，从而使得每组编码符号都可以得到较佳的译码结果，提高了系统中译码结果的准确性。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一基于概率成形的信号编码调制、解调译码方法的步骤。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一基于概率成形的信号编码调制、解调译码方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于概率成形的信号编码调制方法，其特征在于，所述方法包括：
接收待发送原始信号；
将所述待发送原始信号，转换为第一并行数据；
对所述第一并行数据进行编码和过滤，生成预设的编码符号；所述预设的编码符号的符号长度不均相同；
使用预设的三维星座图，对所述编码符号进行三维星座映射，生成不同符号长度的三维正交幅度调制信号；其中，每个编码符号对应一个预设的星座点，每个编码符号预设了对应的幅度、辅助极化角、极化相位差异角三个参数值；
所述预设的编码符号为：用费诺编码方式生成的9个编码符号，所述9个编码符号的符号长度有2位、3位和4位；
将所述待发送原始信号，转换为第一并行数据的步骤，包括：
每接收到4位串行原始信号，转换为第一并行数据；
所述对所述第一并行数据进行编码和过滤，生成预设的编码符号的步骤，包括：
将所述第一并行数据的最低位进行第一卷积编码，并根据所述9个编码符号，对编码后的数据进行过滤，得到2位或3位的第一准编码符号；所述3位的第一准编码符号中，只有前2位已确定，最低位未确定；
将所述第一并行数据的第2位和第3位进行第二卷积编码，并根据所述9个编码符号，对编码后的数据进行过滤，得到4位的第二准编码符号；所述4位的第二准编码符号中，只有前3位已确定，最低位未确定；
根据所述第一并行数据的最高位和所述9个编码符号，确定所述3位的第一准编码符号的最低位和4位的第二准编码符号的最低位；
将2位的第一准编码符号或已确定最低位的3位的第一准编码符号，确定为第一编码符号；将已确定最低位的4位的第二准编码符号，确定为第二编码符号；
所述使用预设的三维星座图，对所述编码符号进行三维星座映射，生成不同符号长度的三维正交幅度调制信号的步骤，包括：
使用预设的三维星座图，分别对所述第一编码符号和第二编码符号进行三维星座映射，生成2个不同符号长度的三维正交幅度调制信号。
2.一种基于概率成形的信号解调译码方法，其特征在于，所述方法包括：
接收三维正交幅度调制信号；
根据预设的编码符号，与预设的三维星座图中星座点之间的对应关系，对所述三维正交幅度调制信号，进行三维星座解映射，获得三维正交幅度调制信号对应的预设的编码符号；
对所述编码符号进行译码，获得所述三维正交幅度调制信号对应的原始信号；
所述根据预设的编码符号，与预设的三维星座图中星座点之间的对应关系，对所述三维正交幅度调制信号，进行三维星座解映射，获得所述三维正交幅度调制信号对应的预设的编码符号的步骤，包括：
根据接收到的所述三维正交幅度调制信号，确定对应的接收点的坐标；
当接收到的接收点的坐标，与预设的三维星座图中一个星座点的坐标相同时，根据预设的编码符号与所述预设的三维星座图中星座点之间的对应关系，将所述接收点解映射为该星座点对应的编码符号；
当接收到的接收点的坐标，与预设的三维星座图中星座点的坐标不同时，计算所述接收点与预设的三维星座图中各星座点之间的欧式距离；
根据预设的编码符号与所述预设的三维星座图中星座点之间的对应关系，将所述接收点解映射为，欧式距离最小时的星座点对应的编码符号；获得所述三维正交幅度调制信号对应的预设的编码符号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设的编码符号为：用费诺编码方式生成的9个编码符号，所述9个编码符号的符号长度有2位、3位和4位；
每次接收到的三维正交幅度调制信号为2个；所述接收点的坐标为2个接收点的坐标；所述获得的三维正交幅度调制信号对应的预设的编码符号的数量为2个；
所述对所述编码符号进行译码，获得所述三维正交幅度调制信号对应的原始信号的步骤，包括：
按编码符号的符号长度，对2个编码符号进行分组；
使用不同符号长度对应的译码器，对2个编码符号分别进行译码；
将2个译码器输出的并行结果作为第二并行数据进行并串转换，获得所述三维正交幅度调制信号对应的串行原始信号。
4.一种发送端设备，其特征在于，包括：
串并变换器，用于接收待发送原始信号；将所述待发送原始信号，转换第一并行数据；
编码符号生成单元，用于对所述第一并行数据进行编码和过滤，生成预设的编码符号；所述预设的编码符号的符号长度不均相同；
三维映射器，用于使用预设的三维星座图，对所述编码符号进行三维星座映射，生成不同符号长度的三维正交幅度调制信号；其中，每个编码符号对应一个预设的星座点，每个编码符号预设了对应的幅度、辅助极化角、极化相位差异角三个参数值；
所述预设的编码符号为：用费诺编码方式生成的9个编码符号，所述9个编码符号的符号长度有2位、3位和4位；
所述编码符号生成单元，包括：第一编码器、第一交织器、第二编码器、第二交织器；
所述的串并变换器，具体用于每接收到4位串行原始信号，转换为第一并行数据；
所述第一编码器，对所述第一并行数据的最低位进行第一卷积编码后，输入第一交织器；
所述第一交织器，根据所述9个编码符号，对编码后的数据进行过滤，得到2位或3位的第一准编码符号；所述3位的第一准编码符号中，只有前2位已确定，最低位未确定；
所述第二编码器，对所述第一并行数据的第2位和第3位进行第二卷积编码后，输入第二交织器；
所述第二交织器，根据所述9个编码符号，对编码后的数据进行过滤，得到4位的第二准编码符号；所述4位的第二准编码符号中，只有前3位已确定，最低位未确定；
所述的三维映射器，具体用于根据所述第一并行数据的最高位和所述9个编码符号，确定所述3位的第一准编码符号的最低位和4位的第二准编码符号的最低位；将2位的第一准编码符号或已确定最低位的3位的第一准编码符号，确定为第一编码符号；将已确定最低位的4位的第二准编码符号，确定为第二编码符号；并使用预设的三维星座图，分别对所述第一编码符号和第二编码符号进行三维星座映射，生成2个不同符号长度的三维正交幅度调制信号。
5.一种接收端设备，其特征在于，包括：
解映射器，用于接收三维正交幅度调制信号；根据预设的编码符号与预设的三维星座图中星座点之间的对应关系，对所述三维正交幅度调制信号，进行三维星座解映射，获得三维正交幅度调制信号对应的预设的编码符号；
译码单元，用于对所述编码符号进行译码；
并串变换器，用于接收所述译码单元的输出结果，将所述译码单元的输出结果转换为串行数据，获得所述三维正交幅度调制信号对应的原始信号；
所述解映射器，具体用于：
根据接收到的所述三维正交幅度调制信号，确定对应的接收点的坐标；
当接收到的接收点的坐标，与预设的三维星座图中一个星座点的坐标相同时，根据预设的编码符号与所述预设的三维星座图中星座点之间的对应关系，将所述接收点解映射为该星座点对应的编码符号；
当接收到的接收点的坐标，与预设的三维星座图中星座点的坐标不同时，计算所述接收点与预设的三维星座图中各星座点之间的欧式距离；
根据预设的编码符号与所述预设的三维星座图中星座点之间的对应关系，将所述接收点解映射为，欧式距离最小时的星座点对应的编码符号；获得所述三维正交幅度调制信号对应的预设的编码符号。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，
所述译码单元，包括：第一解交织器、第一译码器、第二解交织器、第二译码器；
所述第一解交织器，用于接收所述编码符号中的第一编码符号；在第一准编码符号中，添加第一过滤符号；输入第一译码器；所述第一过滤符号为生成所述第一准编码符号时，过滤掉的数据；
所述第一译码器，用于按符号长度，对所述第一准编码符号、所述第一过滤符号分别进行译码；
所述第二解交织器，用于接收所述编码符号中的第二编码符号；在第二准编码符号中，添加第二过滤符号；输入第二译码器；所述第二过滤符号为生成所述第二准编码符号时，过滤掉的数据；
所述第二译码器，用于按符号长度，对所述第二准编码符号、所述第二过滤符号分别进行译码；
所述并串变换器，具体用于接收所述第一译码器的输出结果、第二译码器的输出结果；将所述第一译码器的输出结果、第二译码器的输出结果，转换为串行数据，获得所述三维正交幅度调制信号对应的原始信号。
7.一种光通信系统，其特征在于：包括权利要求4所述的发送端设备、权利要求5所述的接收端设备、数模转换器、连续激光器、光信号调制器、相干探测器及模数转换器；
所述数模转换器，用于接收所述发送端设备生成的数字式的三维正交幅度调制信号；将所述数字式的三维正交幅度调制信号，转化为模拟式的三维正交幅度调制信号；
所述连续激光器，用于产生连续激光作为光载波；
所述光信号调制器，用于将所述模拟式的三维正交幅度调制电信号，调制到光载波上，得到待传输光信号；以使所述待传输光信号通过光纤发送至所述相干探测器；
所述相干探测器，用于接收所述待传输光信号；将接收到的所述待传输光信号，转换为模拟式的三维正交幅度调制电信号；输入所述模数转换器；
所述模数转换器，用于将所述模拟式的三维正交幅度调制信号，转换为数字式的三维正交幅度调制信号；输入所述的接收端设备，以使所述接收端设备对所述数字式的三维正交幅度调制信号进行处理，获得所述三维正交幅度调制信号对应的原始信号。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111064521B (zh) * 2019-12-18 2020-11-17 南京信息工程大学 一种基于码分概率整形的多维正交编码调制方法
JP2022044962A (ja) * 2020-09-08 2022-03-18 富士通株式会社 符号化装置、復号化装置、及び伝送装置
CN114285519B (zh) * 2020-09-27 2024-04-26 中兴通讯股份有限公司 数据发送、接收方法及终端、系统、设备、可读存储介质
CN112165442B (zh) * 2020-10-21 2021-09-07 北京邮电大学 自适应加权的几何整形方法及装置
US20240048430A1 (en) * 2021-03-05 2024-02-08 Qualcomm Incorporated Constellation shaping-related coding selection
CN113114604B (zh) * 2021-03-11 2022-09-20 北京邮电大学 信号传输方法、装置及信号传输系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102752261A (zh) * 2011-04-20 2012-10-24 清华大学 基于apsk星座图的星座映射方法、编码调制方法及系统
CN104541462A (zh) * 2012-08-09 2015-04-22 中兴通讯(美国)公司 用于相干双二进制成形的pm-qpsk信号处理的方法和装置
US9178740B1 (en) * 2014-08-26 2015-11-03 Ibiquity Digital Corporation Peak-to-average power ratio reduction for QAM modulation with HD radio signals
CN105827288A (zh) * 2016-03-11 2016-08-03 电子科技大学 一种基于时间反演电磁波点阵聚焦的2d-spm数字无线通信方法
CN107040491A (zh) * 2017-03-28 2017-08-11 中国地质大学（武汉） 一种基于16进制三维格子星座图映射的数字通信系统
CN107623653A (zh) * 2017-09-29 2018-01-23 电子科技大学 一种联合频谱与空间点聚焦波传输的四维无线通信方法
CN107948113A (zh) * 2017-11-10 2018-04-20 中国地质大学（武汉） 基于三维信号插入降低ofdm系统峰均功率比的方法及系统
CN109217933A (zh) * 2018-09-03 2019-01-15 南京信息工程大学 基于概率成形的无载波幅度相位调制方法及解调方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8711760B2 (en) * 2010-03-26 2014-04-29 Intel Corporation Method and apparatus to adjust received signal

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102752261A (zh) * 2011-04-20 2012-10-24 清华大学 基于apsk星座图的星座映射方法、编码调制方法及系统
CN104541462A (zh) * 2012-08-09 2015-04-22 中兴通讯(美国)公司 用于相干双二进制成形的pm-qpsk信号处理的方法和装置
US9178740B1 (en) * 2014-08-26 2015-11-03 Ibiquity Digital Corporation Peak-to-average power ratio reduction for QAM modulation with HD radio signals
CN105827288A (zh) * 2016-03-11 2016-08-03 电子科技大学 一种基于时间反演电磁波点阵聚焦的2d-spm数字无线通信方法
CN107040491A (zh) * 2017-03-28 2017-08-11 中国地质大学（武汉） 一种基于16进制三维格子星座图映射的数字通信系统
CN107623653A (zh) * 2017-09-29 2018-01-23 电子科技大学 一种联合频谱与空间点聚焦波传输的四维无线通信方法
CN107948113A (zh) * 2017-11-10 2018-04-20 中国地质大学（武汉） 基于三维信号插入降低ofdm系统峰均功率比的方法及系统
CN109217933A (zh) * 2018-09-03 2019-01-15 南京信息工程大学 基于概率成形的无载波幅度相位调制方法及解调方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"a 3-d polarization quadrature amplitude modulation method and constellation mapping";xuehong sun, haiying zhang,zhimin zeng,caili guo;《IEEE》;20151102;全文 *
"三维极化幅度调制解调器";宋汉斌，张俊博，陈晓光，张建秋;《通信学报》;20120930;第3、4部分 *

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