CN110176962B - 基于tcm-概率成形的光信号处理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种基于TCM‑概率成形的光信号处理方法及装置，其中方法包括：对预设星座图进行子集分割，得到星座图子集；针对第一预设数量路第一数据的其中第三预设数量路第一数据进行卷积编码，得到编码序列；针对第一预设数量路第一数据的其中第四预设数量路第一数据进行星座点分布匹配，得到比特序列，第四预设数量路第一数据被分布匹配至星座图子集中不同星座点的概率，基于各星座点与坐标原点之间的距离确定，概率随距离增加而降低；基于所确定的星座图子集，对比特序列进行星座映射，得到第一复数信号；将第一复数信号进行光调制，得到调制光信号，并发送调制光信号。本发明实施例能够降低系统所发送信号的平均功率。

Description

基于TCM-概率成形的光信号处理方法及装置
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，特别是涉及一种基于TCM-概率成形的光信号处理方法及装置。
背景技术
在光纤通信系统中，前向纠错编码技术得到广泛应用，可以有效地降低系统的误码率，其中TCM(Trellis Coded Modulation，网格编码调制)技术是一种在不增加传输带宽，不降低信息传输速率的条件下，获取3～6Db编码增益的前向纠错编码技术。TCM的原理是将FEC(Forward Error Correction，前向纠错编码)带来的冗余用来扩展信号集，通过增加编码序列的自有距离来抵消信号集扩大带来的增益损失并获取一定的增益。
目前在TCM中，通常是将待发送的原始信号先经过网格编码调制，然后对网格编码调制生成的信号进行星座映射，而该信号中的每个符号分别对应星座图中的星座点。
现有的TCM技术，在星座图中，一个星座点的能量与该星座点对应的复数信息的模值以及信号在映射在该星座点后加载在载波上得到的光信号的幅值正相关，因此远离坐标原点的星座点的能量较高，靠近坐标原点的星座点的能量较低。由于该星座图中每个星座点被映射的概率都是相同的，而映射在较高能量的星座点的信号在传输的过程中需要较高的传输功率，因此使得整个信号的传输功率较高。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种基于TCM-概率成形的光信号处理方法及装置，以降低发送信号的平均功率。具体技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种基于TCM-概率成形的光信号处理方法，应用于基于TCM-概率成形的光信号收发系统的发射端，所述方法包括：
获取原始数据，并对所述原始数据进行串并变换，得到第一预设数量路第一数据；
对预设星座图进行子集分割，得到第二预设数量个星座图子集，其中，每个所述星座图子集的星座点的个数均相同；
针对所述第一预设数量路第一数据的其中第三预设数量路，对该第三预设数量路第一数据进行卷积编码，得到编码序列，不同的所述编码序列用于指定不同的星座图子集；
针对所述第一预设数量路第一数据的其中第四预设数量路，对该第四预设数量路第一数据进行星座点分布匹配，得到比特序列，所述第四预设数量路第一数据被分布匹配至星座图子集中不同星座点的概率，基于各星座点与坐标原点之间的距离确定，所述概率随所述距离增加而降低；
基于所述编码序列所确定的所述星座图子集，对分布匹配得到的所述比特序列进行星座映射，得到第一复数信号；
将所述第一复数信号进行光调制，得到调制光信号，并发送所述调制光信号。
可选地，所述针对所述第一预设数量路第一数据中的第三预设数量路，对该第三预设数量路第一数据进行卷积编码之前，所述方法还包括：
将所述第一预设数量路第一数据拆分为第三预设数量路第一数据和第四预设数量路第一数据，所述第三预设数量和所述第四预设数量之和为所述第一预设数量。
可选地，所述对预设星座图进行子集分割，得到第二预设数量个星座图子集的步骤包括：
对所述预设星座图进行子集分割，得到两个初始星座图，并按照预设规则确定每个所述初始星座图的分割路径，每个所述初始星座图中的第一值大于或等于所述预设星座图中的第二值，所述第一值为所有两个相邻的星座点之间距离的最小值，所述第二值为所有两个相邻的星座点之间距离的最大值；
分别对两个所述初始星座图进行子集分割，得到第二预设数量个星座图子集，并按照预设规则确定每个所述星座图子集的分割路径，每个所述星座图子集中的第一值大于或等于所述初始星座图中的第二值；
将由所述预设星座图到所述星座图子集的分割路径的组合，确定为该星座图子集的标签。
可选地，所述基于所述编码序列所确定的所述星座图子集，对分布匹配得到的所述比特序列进行星座映射，得到第一复数信号的步骤，包括：
根据预设的不同编码序列与不同星座图子集的对应关系，确定所述编码序列对应的星座图子集；
根据所确定的所述编码序列对应的星座图子集，以及第一映射规则，对分布匹配得到的所述比特序列进行星座映射，得到所述第一复数信号，所述第一映射规则为预设的不同比特序列和所述星座图子集中不同星座点之间的映射规则。
第二方面，本发明实施例提供了一种基于TCM-概率成形的光信号处理方法，应用于基于TCM-概率成形的光信号收发系统的接收端，所述方法包括：
接收由发射端发送的调制光信号，并对所述调制光信号进行模数转换，得到第二复数信号，其中，所述第二复数信号基于比特序列经星座映射后得到，所述比特序列是由第四预设数量路第一数据经星座点分布匹配后得到的，所述第四预设数量路第一数据被分布匹配至星座图子集中不同星座点的概率，基于各星座点与坐标原点之间的距离确定，所述概率随所述距离增加而降低，所述第一数据由原始数据串并变换后得到；
对所述第二复数信号进行维特比译码，得到第三预设数量路第四数据；
对所述第二复数信号进行逆分布匹配，得到第四预设数量路第五数据；
将所述第三预设数量路第四数据与所述第四预设数量路第五数据组合，得到第一预设数量路第六数据；
对所述第一预设数量路第六数据进行并串变换，得到原始数据。
第三方面，本发明实施例提供了一种基于TCM-概率成形的光信号处理装置，应用于基于TCM-概率成形的光信号收发系统的发射端，所述装置包括：
串并变换模块，用于获取原始数据，并对所述原始数据进行串并变换，得到第一预设数量路第一数据；
分割模块，用于对预设星座图进行子集分割，得到第二预设数量个星座图子集，其中，每个所述星座图子集的星座点的个数均相同；
编码模块，用于针对所述第一预设数量路第一数据的其中第三预设数量路，对该第三预设数量路第一数据进行卷积编码，得到编码序列，不同的所述编码序列用于指定不同的星座图子集；
分布匹配模块，用于针对所述第一预设数量路第一数据的其中第四预设数量路，对该第四预设数量路第一数据进行星座点分布匹配，得到比特序列，所述第四预设数量路第一数据被分布匹配至星座图子集中不同星座点的概率，基于各星座点与坐标原点之间的距离确定，所述概率随所述距离增加而降低；
星座映射模块，用于所述编码序列所确定的所述星座图子集，对分布匹配得到的所述比特序列进行星座映射，得到第一复数信号；
调制模块，将所述第一复数信号进行光调制，得到调制光信号，并发送所述调制光信号。
可选地，所述星座映射模块包括：
第一处理子模块，用于根据预设的不同编码序列与不同星座图子集的对应关系，确定所述编码序列对应的星座图子集；
星座映射子模块，用于根据所确定的所述编码序列对应的星座图子集，以及第一映射规则，对分布匹配得到的所述比特序列进行星座映射，得到所述第一复数信号，所述第一映射规则为预设的不同比特序列和所述星座图子集中不同星座点之间的映射规则。
可选地，本发明实施例提供的基于TCM-概率成形的光信号处理装置还包括：
拆分模块，用于将所述第一预设数量路第一数据拆分为第三预设数量路第一数据和第四预设数量路第一数据，所述第三预设数量和所述第四预设数量之和为所述第一预设数量。
可选地，分割模块包括：
第一分割子模块，用于对所述预设星座图进行子集分割，得到两个初始星座图，并按照预设规则确定每个所述初始星座图的分割路径，每个所述初始星座图中的第一值大于或等于所述预设星座图中的第二值，所述第一值为所有两个相邻的星座点之间距离的最小值，所述第二值为所有两个相邻的星座点之间距离的最大值；
第二分割子模块，用于分别对两个所述初始星座图进行子集分割，得到第二预设数量个星座图子集，并按照预设规则确定每个所述星座图子集的分割路径，每个所述星座图子集中的第一值大于或等于所述初始星座图中的第二值；
第二处理子模块，用于将由所述预设星座图到所述星座图子集的分割路径的组合，确定为该星座图子集的标签。
第四方面，本发明实施例提供了一种基于TCM-概率成形的光信号处理装置，应用于基于TCM-概率成形的光信号收发系统的接收端，所述装置包括：
模数转换模块，接收由发射端发送的调制光信号，并对所述调制光信号进行模数转换，得到第二复数信号，其中，所述第二复数信号基于比特序列经星座映射后得到，所述比特序列是由第四预设数量路第一数据经星座点分布匹配后得到的，所述第四预设数量路第一数据被分布匹配至星座图子集中不同星座点的概率，基于各星座点与坐标原点之间的距离确定，所述概率随所述距离增加而降低，所述第一数据由原始数据串并变换后得到；
译码模块，用于对所述第二复数信号进行维特比译码，得到第三预设数量路第四数据；
逆分布匹配模块，用于对所述第二复数信号进行逆分布匹配，得到第四预设数量路第五数据；
处理模块，用于将所述第三预设数量路第四数据与所述第四预设数量路第五数据组合，得到第一预设数量路第六数据；
并串变换模块，用于对所述第一预设数量路第六数据进行并串变换，得到原始数据。
第五方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，所述处理器、所述通信接口、所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信；所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器被所述机器可执行指令促使：实现本发明实施例任一方面提供的基于TCM-概率成形的光信号处理方法的方法步骤。
第六方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述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本发明实施例任一方面提供的基于TCM-概率成形的光信号处理方法的方法步骤。
本发明实施例提供的基于TCM-概率成形的光信号处理方法及装置，应用于基于TCM-概率成形的光信号收发系统的发射端，通过发射端将预设星座图进行子集分割，得到第二预设数量个星座图子集，将第一预设数量路第一数据中的第三预设数量路第一数据进行卷积编码得到编码序列，对第四预设数量路第三数据，进行星座点分布匹配，得到比特序列，基于编码序列确定的星座图子集，对比特序列进行星座映射。由于第四预设数量路第一数据被分布匹配值星座图子集中的不同星座点的概率，随各星座点与坐标原点之间的距离的增加而降低，因此降低距离坐标原点距离较远的星座点的映射概率，即降低高能量星座点的映射概率，提高了距离坐标原点距离较近的星座点的映射概率，即提高了低能量星座点的映射概率，进而降低系统发送信号的平均功率。此外，由于概率成形可以带来一定的概率成形增益，因此在获得相同增益的条件下，所需卷积编码器的状态数相比较少，因而降低了发射端的编码复杂度和接收端的译码复杂度。当然，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
本发明实施例提供的基于TCM-概率成形的光信号处理方法及装置，应用于基于TCM-概率成形的光信号收发系统的接收端，通过接收端对发射端发送的调制光信号进行模数转换，再依次进行维特比译码、逆分布匹配以及并串变换，可以得到原始数据。由于改变了第四预设数量路第一数据被分布匹配至星座图子集中不同星座点的概率，距离坐标原点的星座点的映射概率降低了，因此可以为系统带来一定的概率成形增益。因此在获得相同增益的条件下，所需卷积编码器的状态数相比较少，因而降低了发射端的编码复杂度和接收端的译码复杂度。当然，实施本发明的任一产品或方法必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1为本发明实施例提供的基于TCM-概率成形的光信号处理方法的一种流程示意图；
图2为本发明实施例提供的基于TCM-概率成形的光信号处理方法的另一种流程示意图；
图3为本发明实施例提供的子集分割的一种示意图；
图4为本发明实施例提供的基于TCM-概率成形的光信号处理方法的第三种流程示意图；
图5为本发明实施例提供的基于TCM-概率成形的光信号处理方法的第四种流程示意图；
图6为本发明实施例提供的基于TCM-概率成形的光信号处理装置的一种结构示意图；
图7为本发明实施例提供的基于TCM-概率成形的光信号处理装置的另一种结构示意图；
图8为本发明实施例提供的电子设备的一种结构示意图；
图9为本发明实施例提供的电子设备的另一种结构示意图。
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。
如图1所示，本发明实施例提供了一种基于网格编码调制TCM-概率成形的光信号处理方法，应用于基于TCM-概率成形的光信号收发系统的发射端，该过程可以包括以下步骤：
S101，获取原始数据，并对原始数据进行串并变换，得到第一预设数量路第一数据。
在本发明实施例中，原始数据为需要调制并传输的数据，该原始数据可以为一路串行数据。在获取到该原始数据后，可以对该原始数据进行串并变换，将其变换为第一预设数量路第一数据，可以理解，第一预设数量路第一数据中携带的信息保留有原始数据中的所有信息。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，每一路第一数据均可以携带一位二进制序列。
需要说明的是，第一预设数量可以根据实际需求进行设置，示例性的，在本发明实施例中，可以将第一预设数量设置为3，对应的，如果原始数据的前三位为011，那么这三路第一数据分别携带的信息可以为0、1和1。
参见图1，S102，对预设星座图进行子集分割，得到第二预设数量个星座图子集。
在发明本实施例中，每个星座图子集的星座点的个数均相同。
本发明实施例中，可以以16QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制)星座图为例进行描述说明。第二预设数量可以根据具体需求进行设置，例如，本发明实施例将第二预设数量设置为4，而每个星座图子集的星座点个数相同，因此每一个星座图子集的星座点的个数均为4。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，如图2所示，本发明实施例步骤S102具体可以包括：
S1021，对预设星座图进行子集分割，得到两个初始星座图，并按照预设规则确定每个初始星座图的分割路径。
如图3所示，在本发明实施例中，可以采用将星座点最小间隔最大化的原则对预设星座图进行子集分割，分割后得到的每个初始星座图中的第一值大于或等于预设星座图中的第二值，第一值为所有两个相邻的星座点之间距离的最小值，第二值为所有两个相邻的星座点之间距离的最大值。
预设星座图可以是预先设定好的星座图，以16QAM星座图为预设星座图210为例，在对其进行第一次子集分割后，得到两个初始星座图211和212。初始星座图上在与横坐标或纵坐标的夹角为45°的一条直线上的两个相邻的星座点之间的距离最小，因此初始星座图的第一值为
Figure BDA0002063572410000091
16QAM星座图上在与横坐标或纵坐标的夹角为45°的一条直线上的两个相邻的星座点之间的距离最大，因此其第一值为
Figure BDA0002063572410000092
对预设星座图进行子集分割后，可以根据预设规则确定每个初始星座图的分割路径，例如，在本发明实施例中，预设规则可以为：采用二进制数表示分割路径，对应的，经过一次子集分割后得到的两个分割路径分别用0和1表示。
S1022，分别对两个初始星座图211和212进行子集分割，得到第二预设数量个星座图子集。
该步骤中同样可以采用将星座点最小间隔最大化的原则对初始星座图进行子集分割，子集分割后得到的每个星座图子集中的第一值大于或等于初始星座图中的第二值。如图3所示，对16QAM星座图进行两次子集分割得到的4个星座图子集213、214、215和216的第一值与初始星座图的第二值相等。
对初始星座图进行子集分割后，可以按照预设规则确定每个星座图子集的分割路径，例如在本发明实施例中，预设规则可以为：采用二进制数表示分割路径，对应的，经过一次子集分割后得到的两个分割路径分别用0和1表示。需要说明的是，上述第二预设数量可以根据座图子集的实际需求数量确定，其具体数值本发明实施例不做限定。
S1023，将由预设星座图到星座图子集的分割路径的组合，确定为该星座图子集的标签。
星座图子集的标签可以采用二进制数表示，且其二进制数的位数等于从预设星座图到星座图子集的子集分割次数，星座图子集的标签可以作为该星座图子集的标识，用以区别每个不同的星座图子集，且可以通过该星座图子集的标签建立不同编码序列与不同星座图子集的对应关系。例如在本发明实施例中，预设星座图经过了两次子集分割得到星座图子集，因此每个星座图子集的标签的二进制位数均为2，该标签可能取值为00、10、10或11中的一个。为描述方便，可以将预设星座图经过子集分割得到初始星座图的分割路径命名为第一分割路径，将从初始星座图经过子集分割得到星座图子集的分割路径命名为第二分割路径。而星座图子集的标签的第一位为第一分割路径的值，该星座图子集的标签的第二位为第二分割路径的值。例如，在图3中，预设星座图201在子集分割后，得到初始星座202的分割路径为0，从初始星座202经过子集分割，得到星座图子集213的分割路径为0，因此星座图子集213的标签为00。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，可以将第一预设数量路第一数据拆分为第三预设数量路第一数据和第四预设数量路第一数据，第三预设数量和第四预设数量之和为第一预设数量。
在该步骤中，只是将四路预设数量路第一数据拆分为第三预设数量路第一数据和第四预设数量路第一数据，示例性的，可以拆分为一路第一数据和三路第一数据，而一路第一数据和三路第一数据中所携带的信息并未改变。需要说明的是，第三预设数量路第一数据在第一预设数量路第一数据中的位置只需跟接收端保持一致即可，本发明实施例对第三预设数量路第一数据在第一预设数量路第一数据中的位置不做具体限定。
参见图1，S103，针对第一预设数量路第一数据的其中第三预设数量路，对该第三预设数量路第一数据进行卷积编码，得到编码序列。
由于编码序列可以用于指定不同的星座图子集，编码序列对应的不同状态的个数与第二预设数量相同，即，也应该为4。而且不同的编码序列应该与不同的星座图子集的标签一一对应，这样在使用编码序列对星座图子集的选择时，不会出现多对一而导致解码时出现错误的情况。
第三预设数量可以根据编码序列对应的不同状态的个数来确定，例如，当编码序列对应的不同状态的个数为4时，即，编码序列对应的不同状态分别为：00，01，10和11，编码序列的位数则为2。由于该步骤为将第三预设数量路第一数据输入卷积编码器的输入端，经过卷积编码后，从输出端输出编码序列，因此对应的卷积编码器的输出端的个数也应该为2。而卷积编码器的输入端的个数可以设置为1，因此第三预设数量也可以设置为1，即，该步骤为对1路第一数据进行卷积编码。需要说明的是，通过卷积编码器进行卷积编码的技术为现有技术，本发明实施例在此不再赘述。
参见图1，S104，针对第一预设数量路第一数据的其中第四预设数量路，对该第四预设数量路第一数据进行星座点分布匹配，得到比特序列。
需要说明的是，该步骤中的第四预设数量路第一数据，可以指第一预设数量路第一数据中除S103步骤中的第三预设数量路第一数据之外的其他第一数据。
在本发明实施例中，可以采用格雷编码对两路第一数据进行星座点分布匹配，得到比特序列，由于格雷编码为现有技术，因此在本发明实施例中不做详细描述。该比特序列对应星座图子集中的星座点，且得到的比特序列应设置星座图子集的各个星座点的概率已经改变，概率随各星座点与坐标原点之间的距离增加而降低。即，距离坐标原点较远的星座点的映射概率降低，而距离坐标原点较近的星座点的映射概率提高了。也即，上述第四预设数量路第一数据被分布匹配至星座图子集中不同星座点的概率，是基于各星座点与坐标原点之间的距离确定的，且上述概率随距离增加而降低，因此，相比于现有技术中，由于星座图中每个星座点被映射的概率均相同，导致映射在较高能量的星座点的信号在传输的过程中需要较高的传输功率，造成整个信号的传输功率较高，本发明实施例能够提高低能量星座点的映射概率，进而降低系统发送信号的平均功率。
作为本发明实施例一种可能的实施方式，还可以先对第四预设数量路第一数据进行星座点分布匹配，然后对第三预设数量路第一数据进行卷积编码；或者，同时对第三预设数量路第一数据进行卷积编码和对第四预设数量路第一数据进行星座点分布匹配。
参见图1，S105，基于编码序列所确定的星座图子集，对分布匹配得到的比特序列进行星座映射，得到第一复数信号。
需要说明的是，在实际进行星座映射时，可以先将编码序列和比特序列进行组合，得到一个组合序列，然后分别通过识别编码序列的二进制数和比特序列的二进制数，确定星座图子集以及该星座图子集中与比特序列对应的星座点。也可以将编码序列和比特序列单独进行处理，先通过编码序列星座图子集，然后根据所确定的星座图子集确定与比特序列对应的星座点。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，如图4所示，本发明实施例步骤S105具体可以包括：
S1051，根据预设的不同编码序列与不同星座图子集的对应关系，确定编码序列对应的星座图子集。
通常，可以通过预先设置的不同编码序列与不同星座图子集的对应关系，在本发明实施例中，可以将编码序列的不同状态与星座图子集的标签一一对应。编码序列的不同状态可以为：00、01、10或11，星座图子集的标签可以为00、01、10或11，因此可以将编码序列对应与该编码序列的数值大小相同的星座图子集。因此在本步骤中，可以根据编码序列对应的数值大小以及该对应关系，确定与该编码序列对应的星座图子集，该星座图子集即为比特序列要进行映射的星座图子集。需要说明的是，上述预设的不同编码序列与不同星座图子集的对应关系可以根据实际编码需求预先设置，其具体对应关系本发明实施例不做限定。
S1052，根据所确定的编码序列对应的星座图子集，以及第一映射规则，对分布匹配得到的比特序列进行星座映射，得到第一复数信号。
在本发明实施例中，第一映射规则为预设的不同比特序列和星座图子集中不同星座点之间的映射规则。
可以将比特序列设置为多种不同位数的比特序列，通过设置不同位数的比特序列在星座图子集中的不同星座点的映射规则，可以根据比特序列的位数来计算该比特序列映射在该星座点上的概率，例如，当比特序列的位数为3时，那么该比特序列所对应的星座点的被映射概率为1/8。
参见图1，S106，将第一复数信号进行光调制，得到调制光信号，并发送调制光信号。
在本发明实施例中，在得到第一复数信号后，即可将第一复数信号调制到光载波中，形成调制光信号，并发射该调制光信号。将信号调制到光载波中形成调制光信号的技术为现有技术，本发明实施例在此不再赘述。
本发明实施例提供的基于TCM-概率成形的光信号处理方法，应用于基于TCM-概率成形的光信号收发系统的发射端，通过发射端将预设星座图进行子集分割，得到第二预设数量个星座图子集，将第一预设数量路第一数据中的第三预设数量路第一数据进行卷积编码得到编码序列，对第四预设数量路第三数据，进行星座点分布匹配，得到比特序列，基于编码序列确定的星座图子集，对比特序列进行星座映射。由于第四预设数量路第一数据被分布匹配值星座图子集中的不同星座点的概率，随各星座点与坐标原点之间的距离的增加而降低，因此降低距离坐标原点距离较远的星座点的映射概率，即降低高能量星座点的映射概率，提高了距离坐标原点距离较近的星座点的映射概率，即提高了低能量星座点的映射概率，进而降低系统发送信号的平均功率。此外，由于概率成形可以带来一定的概率成形增益，因此在获得相同增益的条件下，所需卷积编码器的状态数相比较少，因而降低了发射端的编码复杂度和接收端的译码复杂度。
如图5所示，本发明实施例还提供了一种基于TCM-概率成形的光信号处理方法，应用于基于TCM-概率成形的光信号收发系统的接收端，该过程可以包括以下步骤：
S201，接收由发射端发送的调制光信号，并对调制光信号进行模数转换，得到第二复数信号。
在本发明实施例中，第二复数信号基于比特序列经星座映射后得到，比特序列是由第四预设数量路第一数据经星座点分布匹配后得到的，第四预设数量路第一数据被分布匹配至星座图子集中不同星座点的概率，基于各星座点与坐标原点之间的距离确定，概率随距离增加而降低，第一数据由原始数据串并变换后得到。
在对调制光信号进行模数转换之前，可以先对其进行抽样软判决，先将调制光信号转换为电信号，后经过模数转换，转换为第二复数信号。抽样软判决是通过采样的形式将原来传输的信号恢复或再生，具体可以为首先对调制光信号进行抽样，得到在不同的时刻的一些离散的值，然后进行软判决。
S202，对第二复数信号进行维特比译码，得到第三预设数量路第四数据。
本步骤中，对第二复数信号进行维特比译码，主要为根据星座点的坐标值确定比特序列进行星座映射的星座图子集以及星座图子集的标签，然后根据星座图子集的标签以及不同编码序列与不同星座图子集的对应关系，确定编码序列。接着对编码序列进行维特比译码，可以得到第三预设数量路第四数据，该处的第三预设数量路第四数据与图1所示实施例的步骤S103中的第三预设数量路第一数据相同。
S203，对第二复数信号进行逆分布匹配，得到第四预设数量路第五数据。
根据星座点以及第一映射规则，即预设的不同比特序列和星座图子集中不同星座点之间的映射规则，可以确定比特序列，然后对比特序列进行逆分布匹配，可以得到第四预设数量路第五数据，该第四预设数量路第五数据与图1所示实施例的步骤S104中的第四预设数量路第一数据相同。
S204，将第三预设数量路第四数据与第四预设数量路第五数据组合，得到第一预设数量路第六数据。
根据发射端拆分第一预设数量路第一数据的拆分方法，即第三预设数量路第一数据在第一预设数量路第一数据中的位置，对第三预设数量路第四数据和第四预设数量路第五数据进行组合，得到第一预设数量路第六数据，该第一预设数量路第六数据与图1所示实施例的S101中的第一预设数量路第一数据相同。
S205，对第一预设数量路第六数据进行并串变换，得到原始数据。
第一预设数量路第六数据为并行数据，将其进行串并变换，可以变换为一路原始数据。
本发明实施例提供的基于TCM-概率成形的光信号处理方法，应用于基于TCM-概率成形的光信号收发系统的接收端，通过接收端对发射端发送的调制光信号进行模数转换，再依次进行维特比译码、逆分布匹配以及并串变换，可以得到原始数据。由于改变了第四预设数量路第一数据被分布匹配至星座图子集中不同星座点的概率，距离坐标原点的星座点的映射概率降低了，因此可以为系统带来一定的概率成形增益。因此在获得相同增益的条件下，所需卷积编码器的状态数相比较少，因而降低了发射端的编码复杂度和接收端的译码复杂度。
本发明实施例提供的一种基于TCM-概率成形的光信号处理装置的一种具体实施例，该装置应用于基于TCM-概率成形的光信号收发系统的发射端，与图1所示流程相对应，参考图6，图6为本发明实施例的一种基于TCM-概率成形的光信号处理装置的一种结构示意图，包括：
串并变换模块301，用于获取原始数据，并对原始数据进行串并变换，得到第一预设数量路第一数据。
分割模块302，用于对预设星座图进行子集分割，得到第二预设数量个星座图子集，其中，每个星座图子集的星座点的个数均相同。
编码模块303，用于针对第一预设数量路第一数据的其中第三预设数量路，对该第三预设数量路第一数据进行卷积编码，得到编码序列，不同的编码序列用于指定不同的星座图子集。
分布匹配模块304，用于针对第一预设数量路第一数据的其中第四预设数量路，对该第四预设数量路第一数据进行星座点分布匹配，得到比特序列，第四预设数量路第一数据被分布匹配至星座图子集中不同星座点的概率，基于各星座点与坐标原点之间的距离确定，概率随距离增加而降低。
星座映射模块305，用于编码序列所确定的星座图子集，对分布匹配得到的比特序列进行星座映射，得到第一复数信号。
调制模块306，将第一复数信号进行光调制，得到调制光信号，并发送调制光信号。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，本发明实施的基于TCM-概率成形的光信号处理装置还可以包括：
拆分模块，用于将第一预设数量路第一数据拆分为第三预设数量路第一数据和第四预设数量路第一数据，第三预设数量和第四预设数量之和为第一预设数量。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，上述分割模块，具体可以包括：
第一分割子模块，用于对预设星座图进行子集分割，得到两个初始星座图，并按照预设规则确定每个初始星座图的分割路径，每个初始星座图中的第一值大于或等于预设星座图中的第二值，第一值为所有两个相邻的星座点之间距离的最小值，第二值为所有两个相邻的星座点之间距离的最大值。
第二分割子模块，用于分别对两个初始星座图进行子集分割，得到第二预设数量个星座图子集，并按照预设规则确定每个星座图子集的分割路径，每个星座图子集中的第一值大于或等于初始星座图中的第二值。
第二处理子模块，用于将由所述预设星座图到所述星座图子集的分割路径的组合，确定为该星座图子集的标签。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，上述星座映射模块可以包括：
第一处理子模块，用于根据预设的不同编码序列与不同星座图子集的对应关系，确定编码序列对应的星座图子集。
星座映射子模块，用于根据所确定的编码序列对应的星座图子集，以及第一映射规则，对分布匹配得到的比特序列进行星座映射，得到第一复数信号，第一映射规则为预设的不同比特序列和星座图子集中不同星座点之间的映射规则。
本发明实施例提供的基于TCM-概率成形的光信号处理装置，应用于基于TCM-概率成形的光信号收发系统的发射端，通过发射端将预设星座图进行子集分割，得到第二预设数量个星座图子集，将第一预设数量路第一数据中的第三预设数量路第一数据进行卷积编码得到编码序列，对第四预设数量路第三数据，进行星座点分布匹配，得到比特序列，基于编码序列确定的星座图子集，对比特序列进行星座映射。由于第四预设数量路第一数据被分布匹配值星座图子集中的不同星座点的概率，随各星座点与坐标原点之间的距离的增加而降低，因此降低距离坐标原点距离较远的星座点的映射概率，即降低高能量星座点的映射概率，提高了距离坐标原点距离较近的星座点的映射概率，即提高了低能量星座点的映射概率，进而降低系统发送信号的平均功率。此外，由于概率成形可以带来一定的概率成形增益，因此在获得相同增益的条件下，所需卷积编码器的状态数相比较少，因而降低了发射端的编码复杂度和接收端的译码复杂度。
本发明实施例提供的一种基于TCM-概率成形的光信号处理装置的一种具体实施例，该装置应用于基于TCM-概率成形的光信号收发系统的接收端，与图4所示流程相对应，参考图7，图7为本发明实施例的一种基于TCM-概率成形的光信号处理装置的另一种结构示意图，包括：
模数转换模块401，接收由发射端发送的调制光信号，并对调制光信号进行模数转换，得到第二复数信号，其中，第二复数信号基于比特序列经星座映射后得到，比特序列是由第四预设数量路第一数据经星座点分布匹配后得到的，第四预设数量路第一数据被分布匹配至星座图子集中不同星座点的概率，基于各星座点与坐标原点之间的距离确定，概率随距离增加而降低，第一数据由原始数据串并变换后得到。
译码模块402，用于对第二复数信号进行维特比译码，得到第三预设数量路第四数据。
逆分布匹配模块403，用于对第二复数信号进行逆分布匹配，得到第四预设数量路第五数据。
处理模块404，用于将第三预设数量路第四数据与第四预设数量路第五数据组合，得到第一预设数量路第六数据。
并串变换模块405，用于对第一预设数量路第六数据进行并串变换，得到原始数据。
本发明实施例提供的基于TCM-概率成形的光信号处理装置，应用于基于TCM-概率成形的光信号收发系统的接收端，通过接收端对发射端发送的调制光信号进行模数转换，再依次进行维特比译码、逆分布匹配以及并串变换，可以得到原始数据。由于改变了第四预设数量路第一数据被分布匹配至星座图子集中不同星座点的概率，距离坐标原点的星座点的映射概率降低了，因此可以为系统带来一定的概率成形增益。因此在获得相同增益的条件下，所需卷积编码器的状态数相比较少，因而降低了发射端的编码复杂度和接收端的译码复杂度。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图8所示，包括处理器501、通信接口502、存储器503和通信总线504，其中，处理器501，通信接口502，存储器503通过通信总线504完成相互间的通信。
存储器503，用于存放计算机程序。
处理器501，用于执行存储器503上所存放的程序时，实现如下步骤：
获取原始数据，并对原始数据进行串并变换，得到第一预设数量路第一数据。
对预设星座图进行子集分割，得到第二预设数量个星座图子集，其中，每个星座图子集的星座点的个数均相同。
针对第一预设数量路第一数据的其中第三预设数量路，对该第三预设数量路第一数据进行卷积编码，得到编码序列，不同的编码序列用于指定不同的星座图子集。
针对第一预设数量路第一数据的其中第四预设数量路，对该第四预设数量路第一数据进行星座点分布匹配，得到比特序列，第四预设数量路第一数据被分布匹配至星座图子集中不同星座点的概率，基于各星座点与坐标原点之间的距离确定，概率随距离增加而降低。
基于编码序列所确定的星座图子集，对分布匹配得到的比特序列进行星座映射，得到第一复数信号。
将第一复数信号进行光调制，得到调制光信号，并发送调制光信号。
本发明实施例提供的一种电子设备，通过发射端将预设星座图进行子集分割，得到第二预设数量个星座图子集，将第一预设数量路第一数据中的第三预设数量路第一数据进行卷积编码得到编码序列，对第四预设数量路第三数据，进行星座点分布匹配，得到比特序列，基于编码序列确定的星座图子集，对比特序列进行星座映射。由于第四预设数量路第一数据被分布匹配值星座图子集中的不同星座点的概率，随各星座点与坐标原点之间的距离的增加而降低，因此降低距离坐标原点距离较远的星座点的映射概率，即降低高能量星座点的映射概率，提高了距离坐标原点距离较近的星座点的映射概率，即提高了低能量星座点的映射概率，进而降低系统发送信号的平均功率。此外，由于概率成形可以带来一定的概率成形增益，因此在获得相同增益的条件下，所需卷积编码器的状态数相比较少，因而降低了发射端的编码复杂度和接收端的译码复杂度。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图9所示，包括处理器601、通信接口602、存储器603和通信总线604，其中，处理器601，通信接口602，存储器603通过通信总线604完成相互间的通信。
存储器603，用于存放计算机程序。
处理器601，用于执行存储器603上所存放的程序时，可以实现如下步骤：
接收由发射端发送的调制光信号，并对调制光信号进行模数转换，得到第二复数信号，其中，第二复数信号基于比特序列经星座映射后得到，比特序列是由第四预设数量路第一数据经星座点分布匹配后得到的，第四预设数量路第一数据被分布匹配至星座图子集中不同星座点的概率，基于各星座点与坐标原点之间的距离确定，概率随距离增加而降低，第一数据由原始数据串并变换后得到。
对第二复数信号进行维特比译码，得到第三预设数量路第四数据。
对第二复数信号进行逆分布匹配，得到第四预设数量路第五数据。
将第三预设数量路第四数据与第四预设数量路第五数据组合，得到第一预设数量路第六数据。
对第一预设数量路第六数据进行并串变换，得到原始数据。
本发明实施例提供的一种电子设备，通过接收端对发射端发送的调制光信号进行模数转换，再依次进行维特比译码、逆分布匹配以及并串变换，可以得到原始数据。由于改变了第四预设数量路第一数据被分布匹配至星座图子集中不同星座点的概率，距离坐标原点的星座点的映射概率降低了，因此可以为系统带来一定的概率成形增益。因此在获得相同增益的条件下，所需卷积编码器的状态数相比较少，因而降低了发射端的编码复杂度和接收端的译码复杂度。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质内存储有计算机程序，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所述的基于TCM-概率成形的光信号处理方法。
对于装置/电子设备/存储介质实施例而言，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。
需要说明的是，本发明实施例的装置、电子设备及存储介质分别是应用上述基于网格编码调制TCM-概率成形的光信号处理方法的装置、电子设备及存储介质，则上述基于网格编码调制TCM-概率成形的光信号处理方法的所有实施例均适用于该装置、电子设备及存储介质，且均能达到相同或相似的有益效果。
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。
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 (9)

1.一种基于网格编码调制TCM-概率成形的光信号处理方法，其特征在于，应用于基于TCM-概率成形的光信号收发系统的发射端，所述方法包括：
获取原始数据，并对所述原始数据进行串并变换，得到第一预设数量路第一数据；
对预设星座图进行子集分割，得到第二预设数量个星座图子集，其中，每个所述星座图子集的星座点的个数均相同；
针对所述第一预设数量路第一数据的其中第三预设数量路，对该第三预设数量路第一数据进行卷积编码，得到编码序列，不同的所述编码序列用于指定不同的星座图子集；
针对所述第一预设数量路第一数据的其中第四预设数量路，对该第四预设数量路第一数据进行星座点分布匹配，得到比特序列，所述第四预设数量路第一数据被分布匹配至星座图子集中不同星座点的概率，基于各星座点与坐标原点之间的距离确定，所述概率随所述距离增加而降低；
基于所述编码序列所确定的所述星座图子集，对分布匹配得到的所述比特序列进行星座映射，得到第一复数信号；
将所述第一复数信号进行光调制，得到调制光信号，并发送所述调制光信号；
所述对预设星座图进行子集分割，得到第二预设数量个星座图子集的步骤包括：
对所述预设星座图进行子集分割，得到两个初始星座图，并按照预设规则确定每个所述初始星座图的分割路径，每个所述初始星座图中的第一值大于或等于所述预设星座图中的第二值，所述第一值为所有两个相邻的星座点之间距离的最小值，所述第二值为所有两个相邻的星座点之间距离的最大值；
分别对两个所述初始星座图进行子集分割，得到第二预设数量个星座图子集，并按照预设规则确定每个所述星座图子集的分割路径，每个所述星座图子集中的第一值大于或等于所述初始星座图中的第二值；
将由所述预设星座图到所述星座图子集的分割路径的组合，确定为该星座图子集的标签。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对所述第一预设数量路第一数据中的第三预设数量路，对该第三预设数量路第一数据进行卷积编码之前，所述方法还包括：
将所述第一预设数量路第一数据拆分为第三预设数量路第一数据和第四预设数量路第一数据，所述第三预设数量和所述第四预设数量之和为所述第一预设数量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述编码序列所确定的所述星座图子集，对分布匹配得到的所述比特序列进行星座映射，得到第一复数信号的步骤，包括：
根据预设的不同编码序列与不同星座图子集的对应关系，确定所述编码序列对应的星座图子集；
根据所确定的所述编码序列对应的星座图子集，以及第一映射规则，对分布匹配得到的所述比特序列进行星座映射，得到所述第一复数信号，所述第一映射规则为预设的不同比特序列和所述星座图子集中不同星座点之间的映射规则。
4.一种基于TCM-概率成形的光信号处理方法，其特征在于，应用于基于TCM-概率成形的光信号收发系统的接收端，所述方法包括：
接收由发射端发送的调制光信号，并对所述调制光信号进行模数转换，得到第二复数信号，其中，所述第二复数信号基于比特序列经星座映射后得到，所述比特序列是由第四预设数量路第一数据经星座点分布匹配后得到的，所述第四预设数量路第一数据被分布匹配至星座图子集中不同星座点的概率，基于各星座点与坐标原点之间的距离确定，所述概率随所述距离增加而降低，所述第一数据由原始数据串并变换后得到；
对所述第二复数信号进行维特比译码，得到第三预设数量路第四数据；
对所述第二复数信号进行逆分布匹配，得到第四预设数量路第五数据；
将所述第三预设数量路第四数据与所述第四预设数量路第五数据组合，得到第一预设数量路第六数据；
对所述第一预设数量路第六数据进行并串变换，得到原始数据。
5.一种基于TCM-概率成形的光信号处理装置，其特征在于，应用于基于TCM-概率成形的光信号收发系统的发射端，所述装置包括：
串并变换模块，用于获取原始数据，并对所述原始数据进行串并变换，得到第一预设数量路第一数据；
分割模块，用于对预设星座图进行子集分割，得到第二预设数量个星座图子集，其中，每个所述星座图子集的星座点的个数均相同；
编码模块，用于针对所述第一预设数量路第一数据的其中第三预设数量路，对该第三预设数量路第一数据进行卷积编码，得到编码序列，不同的所述编码序列用于指定不同的星座图子集；
分布匹配模块，用于针对所述第一预设数量路第一数据的其中第四预设数量路，对该第四预设数量路第一数据进行星座点分布匹配，得到比特序列，所述第四预设数量路第一数据被分布匹配至星座图子集中不同星座点的概率，基于各星座点与坐标原点之间的距离确定，所述概率随所述距离增加而降低；
星座映射模块，用于所述编码序列所确定的所述星座图子集，对分布匹配得到的所述比特序列进行星座映射，得到第一复数信号；
调制模块，将所述第一复数信号进行光调制，得到调制光信号，并发送所述调制光信号；
所述分割模块包括：
第一分割子模块，用于对所述预设星座图进行子集分割，得到两个初始星座图，并按照预设规则确定每个所述初始星座图的分割路径，每个所述初始星座图中的第一值大于或等于所述预设星座图中的第二值，所述第一值为所有两个相邻的星座点之间距离的最小值，所述第二值为所有两个相邻的星座点之间距离的最大值；
第二分割子模块，用于分别对两个所述初始星座图进行子集分割，得到第二预设数量个星座图子集，并按照预设规则确定每个所述星座图子集的分割路径，每个所述星座图子集中的第一值大于或等于所述初始星座图中的第二值；
第二处理子模块，用于将由所述预设星座图到所述星座图子集的分割路径的组合，确定为该星座图子集的标签。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述星座映射模块包括：
第一处理子模块，用于根据预设的不同编码序列与不同星座图子集的对应关系，确定所述编码序列对应的星座图子集；
星座映射子模块，用于根据所确定的所述编码序列对应的星座图子集，以及第一映射规则，对分布匹配得到的所述比特序列进行星座映射，得到所述第一复数信号，所述第一映射规则为预设的不同比特序列和所述星座图子集中不同星座点之间的映射规则。
7.一种基于TCM-概率成形的光信号处理装置，其特征在于，应用于基于TCM-概率成形的光信号收发系统的接收端，所述装置包括：
模数转换模块，接收由发射端发送的调制光信号，并对所述调制光信号进行模数转换，得到第二复数信号，其中，所述第二复数信号基于比特序列经星座映射后得到，所述比特序列是由第四预设数量路第一数据经星座点分布匹配后得到的，所述第四预设数量路第一数据被分布匹配至星座图子集中不同星座点的概率，基于各星座点与坐标原点之间的距离确定，所述概率随所述距离增加而降低，所述第一数据由原始数据串并变换后得到；
译码模块，用于对所述第二复数信号进行维特比译码，得到第三预设数量路第四数据；
逆分布匹配模块，用于对所述第二复数信号进行逆分布匹配，得到第四预设数量路第五数据；
处理模块，用于将所述第三预设数量路第四数据与所述第四预设数量路第五数据组合，得到第一预设数量路第六数据；
并串变换模块，用于对所述第一预设数量路第六数据进行并串变换，得到原始数据。
8.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-4任一所述的方法步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述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权利要求1-4任一所述的方法步骤。
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