CN110071894B - 一种信息处理方法和系统、发送装置及接收装置 - Google Patents

一种信息处理方法和系统、发送装置及接收装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种信息处理方法和系统、发送装置及接收装置，所述信息处理方法包括：采用第二映射规则对输入的第一比特信息进行映射得到第二比特信息；根据第一比特信息或第二比特信息确定第三比特信息，并对第三比特信息进行向前纠错编码；采用第一映射规则对向前纠错编码后的第三比特信息进行映射得到符号信息并发送；其中，第一映射规则为格雷映射，第二映射规则为同一个星座点对应的第四比特信息到第五比特信息的映射，第四比特信息为第一映射规则下星座点对应的比特信息，第五比特信息为将第四比特信息进行对折或旋转后，星座点对应的比特信息。本申请在尽量保持功率逆向排列的同时降低了误比特扩散。

Description

一种信息处理方法和系统、发送装置及接收装置
技术领域
本申请涉及光纤通信领域，尤指一种信息处理方法和系统、发送装置及接收装置。
背景技术
近几年，概率整形技术备受关注。概率整形不仅使系统性能更接近香农极限，也可以灵活调整概率，满足各种场景的应用需求。分布匹配(DM，Distribution Matching)是概率整形非常关键的技术之一，它将均匀分布的数据转变成预期概率分布的数据。均匀成分分布匹配(CCDM，Constant Composition Distribution Matching)是比较被认可的一种DM技术，具有码率自适应，调速的特性，适用于各种调制格式。它是通过一种简单的信源编码(即算术编码)来实现的，实现方式相对简单，但是存在误码扩散的问题，需要第二级向前纠错(FEC，Forward Error Correction)来保护。剪切粘贴(CAP，Cut and Paste)技术是一种更加简单的DM技术。CAP通过两种不同映射(Mapping)规则，按照多个符号总功率最小的原则选择对应的Mapping，从而实现概率整形。
一般情况下，映射规则确定后，星座点位置对应的符号就确定了。靠近零坐标点的功率偏小，远离零坐标点的功率偏大。图1为相关技术64正交振幅调制(64QAM，64Quadrature Amplitude Modulation)星座图的第一象限示意图(图中省去代表象限位置的00，其他象限分别为01,10,11)。如图1所示，图中比特信息000000在位置1+i，功率为2，比特信息001100在位置7+7i，功率为98。比特信息000000的功率相对于符号001100的功率小。对于均匀编码的信号而言，星座图上每一个星座点对应的符号数量基本一致，所以传输时符号的总平均功率和星座图上所有星座点的平均功率基本一致。
CAP采用了两种不同的映射规则，第一个映射规则是格雷映射，也就是说相邻两个符号之间只有一个比特不同，如图1所示，这样信号发生误判时也只有一个比特的误码。第二个映射规则是完全与第一个映射规则的功率逆向排列的映射规则。两种映射规则下，同一个符号所在的星座点位置不同。采用这种方法后，在零坐标附近的符号偏多，随着远离坐标原点，信号功率增大，符合概率编码需求。
实际中第二个映射规则由于功率是逆向排列，并不是格雷映射，如图2所示的映射规则就是图1的完美功率逆向排列，这样当信号发生误判时可能会导致多个误比特的发生，从而导致误比特扩散。
发明内容
本申请提供了一种信息处理方法和系统、发送装置及接收装置，能够在尽量保持功率逆向排列的同时降低误比特扩散。
本申请提供了一种信息处理方法，包括：
采用第二映射规则对输入的第一比特信息进行映射得到第二比特信息；
根据所述第一比特信息或所述第二比特信息确定第三比特信息，并对所述第三比特信息进行向前纠错编码；
采用第一映射规则对向所述前纠错编码后的第三比特信息进行映射得到符号信息并发送；
其中，第一映射规则为格雷映射，第二映射规则为同一个星座点对应的第四比特信息到第五比特信息的映射，所述第四比特信息为第一映射规则下所述星座点对应的比特信息，所述第五比特信息为将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行对折或旋转后，所述星座点对应的比特信息。
可选的，所述将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行对折包括：
将所述第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息沿着对称轴进行对折。
可选的，所述第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点构成一个正方形或正多边形；
所述对称轴为第一对角线；其中，所述第一对角线与第二对角线垂直，所述第二对角线为所述象限中功率最大的星座点和功率最小的星座点的连线。
可选的，所述第一映射规则下的星座图中的所有星座点构成一个圆形；
所述对称轴为所述第一映射规则下的星座图中功率为
Figure BDA0001554869900000032
对应的圆；
其中，P1为所述第一映射规则下的星座图中的所有星座点的功率的最小值，P2为所述第一映射规则下的星座图中的所有星座点的功率的最大值。
可选的，所述将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行旋转包括：
将所述第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息绕所述象限的对称中心旋转180度。
可选的，所述第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点构成一个正方形或正多边形；
所述对称中心为所述正方形或正多边形的对角线的交点。
可选的，所述第一映射规则下的星座图中的所有星座点构成一个圆形；
所述对称中心为所述第一映射规则下的星座图中功率为
Figure BDA0001554869900000031
对应的圆与预设直线的交点；其中，P1为所述第一映射规则下的星座图中的所有星座点的功率的最小值，P2为所述第一映射规则下的星座图中的所有星座点的功率的最大值，预设直线与星座图的坐标轴的夹角为45度。
本申请提出了一种信息处理方法，包括：
接收符号信息，采用第一映射规则对所述符号信息进行解映射得到向前纠错编码后的第三比特信息；
对所述向前纠错编码后的第三比特信息进行向前纠错解码得到第三比特信息；
根据所述第三比特信息确定第一比特信息并输出；或根据所述第三比特信息确定第二比特信息，采用第二映射规则对所述第二比特信息进行解映射得到第一比特信息并输出；
其中，所述第一映射规则为格雷映射，所述第二映射规则为同一个星座点对应的第四比特信息到第五比特信息的映射，所述第四比特信息为第一映射规则下所述星座点对应的比特信息，所述第五比特信息为将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行对折或旋转后，所述星座点对应的比特信息。
可选的，所述将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行对折包括：
将所述第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息沿着对称轴进行对折。
可选的，所述第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点构成一个正方形或正多边形；
所述对称轴为第一对角线；其中，所述第一对角线与第二对角线垂直，所述第二对角线为所述象限中功率最大的星座点和功率最小的星座点的连线。
可选的，所述第一映射规则下的星座图中的所有星座点构成一个圆形；
所述对称轴为所述第一映射规则下的星座图中功率为
Figure BDA0001554869900000041
对应的圆；
其中，P1为所述第一映射规则下的星座图中的所有星座点的功率的最小值，P2为所述第一映射规则下的星座图中的所有星座点的功率的最大值。
可选的，所述将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行旋转包括：
将所述第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息绕所述象限的对称中心旋转180度。
可选的，所述第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点构成一个正方形或正多边形；
所述对称中心为所述正方形或正多边形的对角线的交点。
可选的，所述第一映射规则下的星座图中的所有星座点构成一个圆形；
所述对称中心为所述第一映射规则下的星座图中功率为
Figure BDA0001554869900000051
对应的圆与预设直线的交点；其中，P1为所述第一映射规则下的星座图中的所有星座点的功率的最小值，P2为所述第一映射规则下的星座图中的所有星座点的功率的最大值，预设直线与星座图的坐标轴的夹角为45度。
本申请提出了一种发送装置，包括：
第二映射模块，用于采用第二映射规则对输入的第一比特信息进行映射得到第二比特信息；
选择模块，用于根据所述第一比特信息或所述第二比特信息确定第三比特信息；
向前纠错编码模块，用于对所述第三比特信息进行向前纠错编码；
第一映射模块，用于采用第一映射规则对所述向前纠错编码后的第三比特信息进行映射得到符号信息；
发送模块，用于发送所述符号信息；
其中，第一映射规则为格雷映射，第二映射规则为同一个星座点对应的第四比特信息到第五比特信息的映射，所述第四比特信息为第一映射规则下所述星座点对应的比特信息，所述第五比特信息为将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行对折或旋转后，所述星座点对应的比特信息。
本申请提出了一种接收装置，包括：
接收模块，用于接收符号信息；
第一解映射模块，用于采用第一映射规则对所述符号信息进行解映射得到向前纠错编码后的第三比特信息；
向前纠错解码模块，用于对所述向前纠错编码后的第三比特信息进行向前纠错解码得到第三比特信息；
确定模块，用于根据所述第三比特信息确定第一比特信息并输出；或根据所述第三比特信息确定第二比特信息；
第二解映射模块，用于采用第二映射规则对所述第二比特信息进行解映射得到第一比特信息并输出；
其中，第一映射规则为格雷映射，第二映射规则为同一个星座点对应的第四比特信息到第五比特信息的映射，所述第四比特信息为第一映射规则下所述星座点对应的比特信息，所述第五比特信息为将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行对折或旋转后，所述星座点对应的比特信息。
本申请提出了一种发送装置，包括第一处理器和第一计算机可读存储介质，所述第一计算机可读存储介质中存储有第一指令，当所述第一指令被所述第一处理器执行时，实现上述任一种信息处理方法。
本申请提出了一种接收装置，包括第二处理器和第二计算机可读存储介质，所述第二计算机可读存储介质中存储有第二指令，当所述第二指令被所述第二处理器执行时，实现上述任一种信息处理方法。
本申请提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一种信息处理方法的步骤。
本申请提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一种信息处理方法的步骤。
与相关技术相比，本申请包括：采用第二映射规则对输入的第一比特信息进行映射得到第二比特信息；根据第一比特信息或第二比特信息确定第三比特信息，并对第三比特信息进行向前纠错编码；采用第一映射规则对向前纠错编码后的第三比特信息进行映射得到符号信息并发送；其中，第一映射规则为格雷映射，第二映射规则为同一个星座点对应的第四比特信息到第五比特信息的映射，第四比特信息为第一映射规则下星座点对应的比特信息，第五比特信息为将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行对折或旋转后，星座点对应的比特信息。本申请第二映射规则通过将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行对折或旋转后得到，由于第一映射规则为格雷映射，第二映射规则总体上并没有改变比特信息的相邻关系，并且对折或旋转后使得第二映射规则基本上为功率逆向排列，因此，第二映射规则和第一映射规则结合也是格雷映射，从而在尽量保持功率逆向排列的同时降低了误比特扩散。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为相关技术64QAM第一映射规则下的星座图的第一象限示意图；
图2为相关技术完美功率逆向排序的第二映射规则下的星座图的第一象限示意图；
图3为相关技术CAP编码系统的结构组成示意图；
图4为本申请信息处理方法的流程图；
图5为本申请对折方案的示意图一；
图6为本申请对折方案对折后的示意图一；
图7为本申请对折方案的示意图二；
图8为本申请对折方案对折后的示意图二；
图9为本申请旋转方案的示意图一；
图10为本申请旋转方案旋转后的示意图一；
图11为本申请旋转方案的示意图二；
图12为本申请旋转方案旋转后的示意图二；
图13为本申请另一种信息处理方法的流程图；
图14为本申请发送装置的结构组成示意图；
图15为本申请接收装置的结构组成示意图；
图16为本申请另一种发送装置的结构组成示意图；
图17为本申请另一种接收装置的结构组成示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图3为相关技术CAP编码系统框图。如图3所示，CAP编码系统包括发送装置和接收装置。
其中，发送装置包括第二映射模块、选择模块、FEC编码模块、第一映射模块、发射模块；接收装置包括接收模块、第一解映射模块、FEC解码模块、确定模块、第二解映射模块。
其中，第二映射模块，用于采用第二映射规则M2对输入的第一比特信息bu进行映射得到第二比特信息bl；
选择模块，用于选择第一比特信息bu和第二比特信息bl中功率较小的比特信息，并在选择的比特信息中增加第一校验位得到第三比特信息；其中，第一校验位用于标记选择的是第一比特信息bu还是第二比特信息bl；
FEC编码模块，用于对第三比特信息进行FEC编码，并在FEC编码过程中增加第二校验位；
第一映射模块，用于采用第一映射规则M1对FEC编码后的第三比特信息进行映射得到符号信息；
发射模块，用于对符号信息进行数字信号处理(DSP，Digital SignalProcessing)。
其中，接收模块，用于接收DSP处理后的符号信息，对DSP处理后的符号信息进行DSP处理得到符号信息；
第一解映射模块，用于采用第一映射规则M1对符号信息进行解映射得到FEC编码后的第三比特信息；
FEC解码模块，用于根据第二校验位对FEC编码后的第三比特信息进行FEC解码得到第三比特信息；
确定模块，用于根据第三比特信息中的第一校验位确定第三比特信息中处第一校验位外的比特信息是第一比特信息bu还是第二比特信息bl，如果第三比特信息中处第一校验位外的比特信息是第一比特信息bu，则直接输出第一比特信息bu；如果第三比特信息中处第一校验位外的比特信息是第二比特信息bl，则将第二比特信息bl发送给第二解映射模块；
第二解映射模块，用于采用第二映射规则对第二比特信息bl进行解映射得到第一比特信息bu并输出。
上述第一映射规则采用的是格雷映射，第二映射规则选择和第一映射规则的完美功率逆向排列时，如表1和图2所示，最终输出的符号信息会得到最符合要求的概率分布，但由于此时第二映射规则和第一映射规则结合并不是格雷映射，所以在光信噪比(OSNR，Optical Signal Noise Ratio)较小时，误比特扩散比较严重。
Figure BDA0001554869900000091
Figure BDA0001554869900000101
表1
表1中，第一列为第一比特信息bu，第二列为第一映射规则M1下第一比特信息bu对应的符号信息，第三列为第一比特信息对应的功率，第四列为第二比特信息bl，第五列为第一映射规则下第二比特信息bl对应的符号信息，第六列为第二比特信息bl对应的符号信息。
参见图4，本申请提出了一种信息处理方法，包括：
步骤400、采用第二映射规则对输入的第一比特信息进行映射得到第二比特信息。
本申请中，第一映射规则为格雷映射，第二映射规则为同一个星座点对应的第四比特信息到第五比特信息的映射，第四比特信息为第一映射规则下星座点对应的比特信息，第五比特信息为将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行对折或旋转后，星座点对应的比特信息。
本申请第二映射规则通过将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行对折或旋转后得到，由于第一映射规则为格雷映射，第二映射规则总体上并没有改变第一映射规则下的星座点对应的比特信息的相邻关系，即第二映射规则和第一映射规则结合下的星座图的每一个星座点与相邻的星座点之间均只有一个比特信息不同，这样，即使概率译码前的信号发生一个比特的错误，那么概率译码后也就只有一个比特的错误，并且对折或旋转后使得第二映射规则为功率逆向排列，因此，第二映射规则和第一映射规则结合也是格雷映射，从而在尽量保持功率逆向排列的同时降低了误比特扩散。
本申请中，将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行对折，是指将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息沿着对称轴进行对折，如图5和图7所示。也就是说，将第一映射规则下的星座图中每一个象限中与对称轴对称的两个星座点对应的第四比特信息互换。
在一个可选实施例中，如果第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点构成一个正方形或正多边形(如正六边形、正八边形等)，那么，上述对称轴可以是正方形的第一对角线，如图5所示；其中，第一对角线与第二对角线垂直，第二对角线是指该象限中功率最大的星座点和功率最小的星座点的连线，对折后得到的星座图的第一象限如图6所示。也就是说，将第一对角线右上部分和左下部分进行对称映射，即将第一映射规则下的星座图中每一个象限中与第一对角线对称的两个星座点对应的第四比特信息互换，这样第一映射规则和第二映射规则结合仍然是格雷映射，并且保持功率逆向排序，从而在保持功率逆向排序的同时降低了误比特扩散。
在一个可选实施例中，如果第一映射规则下的星座图的所有星座点构成一个圆形，那么，上述对称轴为第一映射规则下的星座图中功率为
Figure BDA0001554869900000111
对应的圆，如图7所示的虚线；
其中，P1为第一映射规则下的星座图中的所有星座点的功率的最小值，P2为第一映射规则下的星座图中的所有星座点的功率的最大值。
对折后得到的星座图的第一象限如图8所示，也就是说，将功率为
Figure BDA0001554869900000112
对应的圆右上部分和左下部分进行对称映射，即将第一映射规则下的星座图中每一个象限中与功率为
Figure BDA0001554869900000113
对应的圆对称的两个星座点对应的第四比特信息互换，这样第一映射规则和第二映射规则结合仍然是格雷映射，并且保持功率逆向排序，从而在保持功率逆向排序的同时降低了误比特扩散。
本申请中，将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行旋转，是指将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息绕象限的对称中心旋转180度，如图9和图11所示。
在一个可选实施例中，如果第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点构成一个正方形或正多边形(如正六边形、正八边形等)，那么，上述对称中心为正方形或正多边形的对角线的交点，如图9所示，旋转后得到的星座图的第一象限如图10所示。
在一个可选实施例中，如果第一映射规则下的星座图的所有星座点构成一个圆形，那么，上述对称中心为第一映射规则下的星座图中功率为
Figure BDA0001554869900000121
对应的圆与预设直线的交点，如图11所示；其中，预设直线与星座图的坐标轴的夹角为45度。旋转后得到的星座图的第一象限如图12所示。
本申请中，可以预先设置第二映射规则，即设置第四比特信息到第五比特信息的映射。具体可以采用多种方式进行设置，例如，采用如表2或表3所示的表格形式。其中，表2为对折方案下的映射关系表，表3为旋转方案下的映射关系表。表2和表3均以64QAM为例示出，如表2和表3所示，映射关系中还可以包括第四比特的功率信息和第五比特的功率信息。由于功率是根据比特信息对应的符号信息计算得到，因此，功率信息可以是指比特信息对应的符号信息，或者根据比特信息对应的符号信息计算得到的功率值。
Figure BDA0001554869900000122
Figure BDA0001554869900000131
表2
bu M1(bu) |M1(bu)|^2 bl＝M2(bu) M1(bl) |M1(bl)|^2
000000 1+1i 2 001100 7+7i 98
000001 3+1i 10 001101 5+7i 74
000010 1+3i 10 001110 7+5i 74
000011 3+3i 18 001111 5+5i 50
000101 5+1i 26 001001 3+7i 58
001010 1+5i 26 000110 7+3i 58
000111 5+3i 34 000111 5+3i 34
001011 3+5i 34 001011 3+5i 34
001111 5+5i 50 000011 3+3i 18
000100 7+1i 50 000100 7+1i 50
001000 1+7i 50 001000 1+7i 50
000110 7+3i 58 001010 1+5i 26
001001 3+7i 58 000101 5+1i 26
001101 5+7i 74 000001 3+1i 10
001110 7+5i 74 000010 1+3i 10
001100 7+7i 98 000000 1+1i 2
表3
步骤401、根据第一比特信息或第二比特信息确定第三比特信息，并对第三比特信息进行FEC编码。
本申请中，可以从第一比特信息和第二比特信息中选择功率较小的比特信息，并在选择的比特信息中增加第一校验位得到第三比特信息，第一校验位用于标记选择的是第一比特信息还是第二比特信息，例如第一校验位采用0表示选择的是第一比特信息，采用1表示选择的是第二比特信息。
例如，如果第一比特信息为00011 000101，那么第二比特信息为01111000110，如果采用对折方案，则从表2中查找得到第一比特信息的功率为18+26＝44，第二比特信息的功率为50+58＝108，因此，第一比特信息的功率小于第二比特信息的功率，选择第一比特信息，并在第一比特信息前增加第一校验位得到第三比特信息，如第三比特信息为000011000101，其中，第一位0表示选择的是第一比特信息。
本申请中，在对第三比特信息进行FEC编码过程中增加第二校验位，第二校验位用于接收装置进行FEC解码。
步骤402、采用第一映射规则对FEC编码后的第三比特信息进行映射得到符号信息并发送。
本申请中，可以先对符号信息进行发射端DSP处理(如发射端滤波处理、延时处理、非线性处理等)后再发送，从而对符号信息进行补偿。
参见图13，本申请提出了一种信息处理方法，包括：
步骤1300、接收符号信息，采用第一映射规则对符号信息进行解映射得到FEC编码后的第三比特信息。
本申请中，在采用第一映射规则对符号信息进行解映射之前还可以对接收的信息进行DSP得到符号信息。
步骤1301、对向前纠错编码后的第三比特信息进行向前纠错解码得到第三比特信息。
步骤1302、根据第三比特信息确定第一比特信息并输出；或根据第三比特信息确定第二比特信息，采用第二映射规则对第二比特信息进行解映射得到第一比特信息并输出。
本申请中，根据第三比特信息中的第一校验位判断第三比特信息中除第一校验位之外的比特信息是第一比特信息还是第二比特信息，如果第三比特信息中除第一校验位之外的比特信息是第一比特信息，则直接输出第一比特信息；如果第三比特信息中除第一校验位之外的比特信息是第二比特信息，则采用第二映射规则对第二比特信息进行解映射得到第一比特信息后输出。
本申请中，第一映射规则为格雷映射，第二映射规则为同一个星座点对应的第四比特信息到第五比特信息的映射，第四比特信息为第一映射规则下星座点对应的比特信息，第五比特信息为将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行对折或旋转后，星座点对应的比特信息。
本申请第二映射规则通过将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行对折或旋转后得到，由于第一映射规则为格雷映射，第二映射规则总体上并没有改变第一映射规则下的星座点对应的比特信息的相邻关系，即第二映射规则和第一映射规则结合下的星座图的每一个星座点与相邻的星座点之间均只有一个比特信息不同，这样，即使概率译码前的信号发生一个比特的错误，那么概率译码后也就只有一个比特的错误，并且对折或旋转后使得第二映射规则为功率逆向排列，因此，第二映射规则和第一映射规则结合也是格雷映射，从而在尽量保持功率逆向排列的同时降低了误比特扩散。
本申请中，将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行对折，是指将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息沿着对称轴进行对折，如图5和图7所示。也就是说，将第一映射规则下的星座图中每一个象限中与对称轴对称的两个星座点对应的第四比特信息互换。
在一个可选实施例中，如果第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点构成一个正方形或正多边形(如正六边形、正八边形等)，那么，上述对称轴可以是正方形的第一对角线，如图5所示；其中，第一对角线与第二对角线垂直，第二对角线是指该象限中功率最大的星座点和功率最小的星座点的连线，对折后得到的星座图的第一象限如图6所示。也就是说，将第一对角线右上部分和左下部分进行对称映射，即将第一映射规则下的星座图中每一个象限中与第一对角线对称的两个星座点对应的第四比特信息互换，这样第一映射规则和第二映射规则结合仍然是格雷映射，并且保持功率逆向排序，从而在保持功率逆向排序的同时降低了误比特扩散。
在一个可选实施例中，如果第一映射规则下的星座图的所有星座点构成一个圆形，那么，上述对称轴为第一映射规则下的星座图中功率为
Figure BDA0001554869900000161
对应的圆，如图7所示的虚线；
其中，P1为第一映射规则下的星座图中的所有星座点的功率的最小值，P2为第一映射规则下的星座图中的所有星座点的功率的最大值。
对折后得到的星座图的第一象限如图8所示，也就是说，将功率为
Figure BDA0001554869900000162
对应的圆右上部分和左下部分进行对称映射，即将第一映射规则下的星座图中每一个象限中与功率为
Figure BDA0001554869900000163
对应的圆对称的两个星座点对应的第四比特信息互换，这样第一映射规则和第二映射规则结合仍然是格雷映射，并且保持功率逆向排序，从而在保持功率逆向排序的同时降低了误比特扩散。
本申请中，将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行旋转，是指将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息绕象限的对称中心旋转180度，如图9和图11所示。
在一个可选实施例中，如果第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点构成一个正方形或正多边形(如正六边形、正八边形等)，那么，上述对称中心为正方形或正多边形的对角线的交点，如图9所示，旋转后得到的星座图的第一象限如图10所示。
在一个可选实施例中，如果第一映射规则下的星座图的所有星座点构成一个圆形，那么，上述对称中心为第一映射规则下的星座图中功率为
Figure BDA0001554869900000164
对应的圆与预设直线的交点，如图11所示；其中，预设直线与星座图的坐标轴的夹角为45度。旋转后得到的星座图的第一象限如图12所示。
本申请中，可以预先设置第二映射规则，即设置第四比特信息到第五比特信息的映射。具体可以采用多种方式进行设置，例如，采用如表2或表3所示的表格形式。其中，表2为对折方案下的映射关系表，表3为旋转方案下的映射关系表。表2和表3均以64QAM为例示出，如表2和表3所示，映射关系中还可以包括第四比特的功率信息和第五比特的功率信息。由于功率是根据比特信息对应的符号信息计算得到，因此，功率信息可以是指比特信息对应的符号信息，或者根据比特信息对应的符号信息计算得到的功率值。
上述方法不仅适用于方形QAM，也适用圆形振幅移相键控(APSK，Amplitude PhaseShift Keying)。
下面通过具体实施例详细说明本申请的方法。
第一实施例
本实施例以64QAM为例进行说明，第一映射规则M1采用如图1所示的格雷映射方式，第二映射规则M2采用对折映射方式，也就是使用图5中的对角线进行对折。沿着对角线，将对角线右上部分和左下部分进行对称映射。这样第一映射规则和第二映射规则结合仍然是格雷映射，第一象限的第一映射规则和第二映射规则结合如图6所示。
本实施例信息处理过程大致如下：
在发送装置输入的第一比特信息bu分成两路，一路直接输出第一比特信息bu，第二路采用第二映射规则M2如表2将第一比特信息bu转换成第二映射规则M2下的第二比特信息bl，如将000011转换成映射规则2下的001111；
接下来通过比较两路的功率情况，选择功率较小的那路信号，并增加第一标志位来确认选择的是哪路，比如原始比特信息是00011 000101(11个比特信息是因为后面会增加1比特的标志位)，一路输出比特仍为00011 000101，一路输出01111 000110，根据功率对应表2，一路为18+26＝44，一路为50+58＝108，选择功率较小的那路，也就是00011 000101，同时增加标志位，比如0表示选择上面一路的比特，1表示选择下面一路的比特，输出第三比特信息000011 000101；
接下来将第三比特信息进行FEC编码，会增加第二校验位；
接下来将FEC编码后的第三比特信息根据第一映射规则M1映射成符号信息，对于64QAM而言，每6个比特组成一个符号，接下来对符号信息进行相关DSP处理，进而过光纤等传输。
在接收装置将接收到的符号信息进行DSP处理后，将DSP处理后的符号信息使用第一映射规则M1进行解映射，每个符号信息获得6个比特信息。获得比特信息后根据第二校验位进行解码获取第三比特信息；
接下来分为两路，一路直接输出第一比特信息，一路根据第一映射规则M1和第二映射规则M2的比特功率对应表如表2，将第三比特信息中除第一校验位外的比特信息从第二映射规则M2下的第二比特信息回复到第一映射规则1下的第一比特信息；
接下来通过通道选择，根据发射装置增加的第一标志位来确定选择哪一路，获得最终比特信息。
表2给出了不同比特信息在第一映射规则M1、第二映射规则M2的功率对应情况。表中显示其中的某些点虽然不是完全能量逆向排序。但保证了第一映射规则M1和第二映射规则M2结合为格雷编码。假设信源比特为001101，概率编码之后为000010(即选择的比特信息)，而概率译码前解映射后的发生误比特，判断为000011，那么概率译码之后为001111，仍然只有一个误比特，没有发生误比特扩散。
性能结果见表4，表4显示原始方案(采用功率完全按降序排列)，误比特增加80％左右(增加个数/概率整形译码前误比特个数)，而采用对折映射获得规则2的方法中，误比特只增加了2％左右，大大降低误比特扩散量。
Figure BDA0001554869900000181
Figure BDA0001554869900000191
表4
第二实施例
本实施例以64QAM为例进行说明，第一映射规则M1采用如图1所示的格雷映射方式，第二映射规则M2采用旋转映射方式。每个象限的所有星座点可以组成一个正方形，以正方形的对角线的交点为圆心，旋转180度。这样第一映射规则和第二映射规则结合也是格雷映射，第一象限的第一映射规则和第二映射规则结合如图9所示，由图可以发现第一映射规则和第二映射规则结合是格雷编码。
本实施例信息处理过程大致如下：
在发送装置输入的第一比特信息bu分成两路，一路直接输出第一比特信息bu，第二路采用第二映射规则M2如表2将第一比特信息bu转换成第二映射规则M2下的第二比特信息bl；
接下来通过比较两路的功率情况，选择功率较小的那路信号，并增加第一标志位来确认选择的是哪路得到第三比特信息；
接下来将第三比特信息进行FEC编码，会增加第二校验位；
接下来将FEC编码后的第三比特信息根据映射规则M1映射成符号信息，对于64QAM而言，每6个比特组成一个符号，接下来对符号信息进行相关DSP处理，进而过光纤等传输。
在接收装置将接收到的符号信息进行DSP处理后，将DSP处理后的符号信息使用第一映射规则M1进行解映射，每个符号信息获得6个比特信息。获得比特信息后根据第二校验位进行解码获取第三比特信息；
接下来分为两路，一路直接输出第一比特信息，一路根据第一映射规则M1和第二映射规则M2的比特功率对应表如表2，将第三比特信息中除第一校验位外的比特信息从第二映射规则M2下的第二比特信息回复到第一映射规则1下的第一比特信息；
接下来通过通道选择，根据发射装置增加的第一标志位来确定选择哪一路，获得最终比特信息。
表3给出了不同比特信息在第一映射规则M1、第二映射规则M2的功率对应情况。和对折方式获得第二映射规则M2类似，功率不完全按能量逆向排序。
性能结果见表5，原始方案增加误比特为80％左右，旋转方式增加误比特为20％左右。
Figure BDA0001554869900000201
表5
参见图14，本申请提出了一种发送装置，包括：
第二映射模块，用于采用第二映射规则对输入的第一比特信息进行映射得到第二比特信息；
选择模块，用于根据第一比特信息或第二比特信息确定第三比特信息；
向前纠错编码模块，用于对第三比特信息进行向前纠错编码；
第一映射模块，用于采用第一映射规则对向前纠错编码后的第三比特信息进行映射得到符号信息；
发送模块，用于发送符号信息；
其中，第一映射规则为格雷映射，第二映射规则为同一个星座点对应的第四比特信息到第五比特信息的映射，第四比特信息为第一映射规则下星座点对应的比特信息，第五比特信息为将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行对折或旋转后，星座点对应的比特信息。
参见图15，本申请提出了一种接收装置，包括：
接收模块，用于接收符号信息；
第一解映射模块，用于采用第一映射规则对符号信息进行解映射得到向前纠错编码后的第三比特信息；
向前纠错解码码模块，用于对向前纠错编码后的第三比特信息进行向前纠错解码得到第三比特信息；
确定模块，用于根据第三比特信息确定第一比特信息并输出；或根据第三比特信息确定第二比特信息；
第二解映射模块，用于采用第二映射规则对第二比特信息进行解映射得到第一比特信息并输出；
其中，第一映射规则为格雷映射，第二映射规则为同一个星座点对应的第四比特信息到第五比特信息的映射，第四比特信息为第一映射规则下星座点对应的比特信息，第五比特信息为将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行对折或旋转后，星座点对应的比特信息。
参见图16，本申请提出了一种发送装置，包括第一处理器和第一计算机可读存储介质，所述第一计算机可读存储介质中存储有第一指令，其特征在于，当所述第一指令被所述第一处理器执行时，实现上述任一种发送装置侧的信息处理方法。
参见图17，本申请提出了一种接收装置，包括第二处理器和第二计算机可读存储介质，所述第二计算机可读存储介质中存储有第二指令，其特征在于，当所述第二指令被所述第二处理器执行时，实现上述任一种接收装置侧的信息处理方法。
本申请提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一种信息处理方法的步骤。
其中，第一计算机可读存储介质或第二计算机可读存储介质包括以下至少一种：闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，安全数码卡(SD卡，Secure Digital MemoryCard)或数据寄存器(DX，Data Register)存储器等)、随机访问存储器(RAM，Random AccessMemory)、静态随机访问存储器(SRAM，Static Random Access Memory)、只读存储器(ROM，Read Only Memory)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM，Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory)、可编程只读存储器(PROM，Programmable Read-OnlyMemory)、磁性存储器、磁盘、光盘等。
第一处理器或第二处理器可以是中央处理器(CPU，Central Processing Unit)、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片等。
本申请提出了一种信息处理系统，包括上述任一种发送装置和上述任一种接收装置。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (24)

1.一种信息处理方法，其特征在于，应用于发送装置，所述方法包括：
采用第二映射规则对输入的第一比特信息进行映射得到第二比特信息；
根据所述第一比特信息的能量特征和所述第二比特信息的能量特征，将所述第一比特信息或所述第二比特信息确定为第三比特信息，并对所述第三比特信息进行向前纠错编码；
采用第一映射规则对向所述前纠错编码后的第三比特信息进行映射得到符号信息并发送；
其中，第一映射规则为格雷映射，第二映射规则为同一个星座点对应的第四比特信息到第五比特信息的映射，所述第四比特信息为第一映射规则下所述星座点对应的比特信息，所述第五比特信息为将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行对折或旋转后，所述星座点对应的比特信息。
2.根据权利要求1所述的信息处理方法，其特征在于，所述将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行对折包括：
将所述第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息沿着对称轴进行对折。
3.根据权利要求2所述的信息处理方法，其特征在于，所述第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点构成一个正方形或正多边形；
所述对称轴为第一对角线；其中，所述第一对角线与第二对角线垂直，所述第二对角线为所述象限中功率最大的星座点和功率最小的星座点的连线。
4.根据权利要求2所述的信息处理方法，其特征在于，所述第一映射规则下的星座图中的所有星座点构成一个圆形；
所述对称轴为所述第一映射规则下的星座图中功率为对应的圆；
其中，P1为所述第一映射规则下的星座图中的所有星座点的功率的最小值，P2为所述第一映射规则下的星座图中的所有星座点的功率的最大值。
5.根据权利要求1所述的信息处理方法，其特征在于，所述将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行旋转包括：
将所述第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息绕所述象限的对称中心旋转180度。
6.根据权利要求5所述的信息处理方法，其特征在于，所述第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点构成一个正方形或正多边形；
所述对称中心为所述正方形或正多边形的对角线的交点。
7.根据权利要求5所述的信息处理方法，其特征在于，所述第一映射规则下的星座图中的所有星座点构成一个圆形；
所述对称中心为所述第一映射规则下的星座图中功率为对应的圆与预设直线的交点；其中，P1为所述第一映射规则下的星座图中的所有星座点的功率的最小值，P2为所述第一映射规则下的星座图中的所有星座点的功率的最大值，预设直线与星座图的坐标轴的夹角为45度。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的信息处理方法，其特征在于，所述能量特征包括功率或幅度。
9.根据权利要求8所述的信息处理方法，其特征在于，所述根据所述第一比特信息的能量特征和所述第二比特信息的能量特征，将所述第一比特信息或所述第二比特信息确定为第三比特信息，包括：
从所述第一比特信息和所述第二比特信息中选择功率或幅度较小的比特信息；
在选择的所述比特信息中增加第一校验位，生成所述第三比特信息，所述第一校验位用于标记选择的是所述第一比特信息还是所述第二比特信息。
10.一种信息处理方法，其特征在于，应用于接收装置，所述方法包括：
接收符号信息，采用第一映射规则对所述符号信息进行解映射得到向前纠错编码后的第三比特信息，其中，所述第三比特信息是发送装置根据第一比特信息的能量特征和第二比特信息的能量特征，将所述第一比特信息或所述第二比特信息进行向前纠错编码得到的；
对所述向前纠错编码后的第三比特信息进行向前纠错解码得到第三比特信息；
若所述第三比特信息是将所述第一比特信息进行向前纠错编码得到的，将所述第三比特信息确定为所述第一比特信息并输出；或，若所述第三比特信息是将所述第二比特信息进行向前纠错编码得到的，将所述第三比特信息确定为所述第二比特信息，采用第二映射规则对所述第二比特信息进行解映射得到所述第一比特信息并输出；
其中，所述第一映射规则为格雷映射，所述第二映射规则为同一个星座点对应的第四比特信息到第五比特信息的映射，所述第四比特信息为第一映射规则下所述星座点对应的比特信息，所述第五比特信息为将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行对折或旋转后，所述星座点对应的比特信息。
11.根据权利要求10所述的信息处理方法，其特征在于，所述将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行对折包括：
将所述第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息沿着对称轴进行对折。
12.根据权利要求11所述的信息处理方法，其特征在于，所述第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点构成一个正方形或正多边形；
所述对称轴为第一对角线；其中，所述第一对角线与第二对角线垂直，所述第二对角线为所述象限中功率最大的星座点和功率最小的星座点的连线。
13.根据权利要求11所述的信息处理方法，其特征在于，所述第一映射规则下的星座图中的所有星座点构成一个圆形；
所述对称轴为所述第一映射规则下的星座图中功率为对应的圆；
其中，P1为所述第一映射规则下的星座图中的所有星座点的功率的最小值，P2为所述第一映射规则下的星座图中的所有星座点的功率的最大值。
14.根据权利要求10所述的信息处理方法，其特征在于，所述将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行旋转包括：
将所述第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息绕所述象限的对称中心旋转180度。
15.根据权利要求14所述的信息处理方法，其特征在于，所述第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点构成一个正方形或正多边形；
所述对称中心为所述正方形或正多边形的对角线的交点。
16.根据权利要求14所述的信息处理方法，其特征在于，所述第一映射规则下的星座图中的所有星座点构成一个圆形；
所述对称中心为所述第一映射规则下的星座图中功率为对应的圆与预设直线的交点；其中，P1为所述第一映射规则下的星座图中的所有星座点的功率的最小值，P2为所述第一映射规则下的星座图中的所有星座点的功率的最大值，预设直线与星座图的坐标轴的夹角为45度。
17.根据权利要求10-16中任一项所述的信息处理方法，其特征在于，所述第三比特信息还包括第一校验位，所述第一校验位用于标记所述发送装置将所述第一比特信息还是所述第二比特信息进行向前纠错编码。
18.根据权利要求17所述的信息处理方法，其特征在于，所述对所述向前纠错编码后的第三比特信息进行向前纠错解码得到第三比特信息之后，还包括：
根据所述第一校验位确定所述第三比特信息是将所述第一比特信息进行向前纠错编码得到的，还是将所述第二比特信息进行向前纠错编码得到的；
所述将所述第三比特信息确定为所述第一比特信息，包括：
将所述第三比特信息中除所述第一校验位外的比特信息作为第一比特信息；
所述将所述第三比特信息确定为所述第二比特信息，包括：
将所述第三比特信息中除所述第一校验位外的比特信息作为第二比特信息。
19.一种发送装置，包括：
第二映射模块，用于采用第二映射规则对输入的第一比特信息进行映射得到第二比特信息；
选择模块，用于根据所述第一比特信息的能量特征和所述第二比特信息的能量特征，将所述第一比特信息或所述第二比特信息确定为第三比特信息；
向前纠错编码模块，用于对所述第三比特信息进行向前纠错编码；
第一映射模块，用于采用第一映射规则对所述向前纠错编码后的第三比特信息进行映射得到符号信息；
发送模块，用于发送所述符号信息；
其中，第一映射规则为格雷映射，第二映射规则为同一个星座点对应的第四比特信息到第五比特信息的映射，所述第四比特信息为第一映射规则下所述星座点对应的比特信息，所述第五比特信息为将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行对折或旋转后，所述星座点对应的比特信息。
20.一种接收装置，包括：
接收模块，用于接收符号信息，其中，第三比特信息是发送装置根据第一比特信息的能量特征和第二比特信息的能量特征，将所述第一比特信息或所述第二比特信息进行向前纠错编码得到的；
第一解映射模块，用于采用第一映射规则对所述符号信息进行解映射得到向前纠错编码后的第三比特信息；
向前纠错解码模块，用于对所述向前纠错编码后的第三比特信息进行向前纠错解码得到第三比特信息；
确定模块，用于若所述第三比特信息是将所述第一比特信息进行向前纠错编码得到的，将所述第三比特信息确定为所述第一比特信息并输出；或，将所述第三比特信息确定为所述第二比特信息；
第二解映射模块，用于采用第二映射规则对所述第二比特信息进行解映射得到所述第一比特信息并输出；
其中，第一映射规则为格雷映射，第二映射规则为同一个星座点对应的第四比特信息到第五比特信息的映射，所述第四比特信息为第一映射规则下所述星座点对应的比特信息，所述第五比特信息为将第一映射规则下的星座图中每一个象限的所有星座点对应的第四比特信息进行对折或旋转后，所述星座点对应的比特信息。
21.一种发送装置，包括第一处理器和第一计算机可读存储介质，所述第一计算机可读存储介质中存储有第一指令，其特征在于，当所述第一指令被所述第一处理器执行时，实现如权利要求1～9任一项所述的信息处理方法。
22.一种接收装置，包括第二处理器和第二计算机可读存储介质，所述第二计算机可读存储介质中存储有第二指令，其特征在于，当所述第二指令被所述第二处理器执行时，实现如权利要求10～18任一项所述的信息处理方法。
23.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1～9任一项所述的信息处理方法的步骤。
24.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求10～18任一项所述的信息处理方法的步骤。
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