CN112165442B - 自适应加权的几何整形方法及装置 - Google Patents
自适应加权的几何整形方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112165442B CN112165442B CN202011135345.XA CN202011135345A CN112165442B CN 112165442 B CN112165442 B CN 112165442B CN 202011135345 A CN202011135345 A CN 202011135345A CN 112165442 B CN112165442 B CN 112165442B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- constellation point
- constellation
- qam
- adjacent
- coordinates
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 title claims abstract description 98
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 title claims description 40
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims abstract description 94
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 63
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 44
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 14
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 4
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 abstract description 22
- 230000009022 nonlinear effect Effects 0.000 abstract description 14
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000013135 deep learning Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000005374 Kerr effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/32—Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
- H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
- H04L27/3405—Modifications of the signal space to increase the efficiency of transmission, e.g. reduction of the bit error rate, bandwidth, or average power
- H04L27/3416—Modifications of the signal space to increase the efficiency of transmission, e.g. reduction of the bit error rate, bandwidth, or average power in which the information is carried by both the individual signal points and the subset to which the individual points belong, e.g. using coset coding, lattice coding, or related schemes
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/32—Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
- H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
- H04L27/36—Modulator circuits; Transmitter circuits
- H04L27/366—Arrangements for compensating undesirable properties of the transmission path between the modulator and the demodulator
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
本发明提供了一种自适应加权的几何整形方法及装置，涉及光通信的技术领域，包括：先确定调制阶数，并基于调制阶数对QAM星座图进行初始化，得到初始化后的同心正六边形QAM星座图；然后将发射信号映射为第一星座点，并记录第一星座点的坐标；再基于第一星座点的坐标和设定的光纤传输距离确定自适应加权因子；最后基于自适应加权因子和第一星座点的坐标，生成几何整形QAM星座图，以根据几何整形QAM星座图对发射信号进行映射调制，生成几何整形QAM信号。本发明可以使产生的几何整形QAM信号大大减少在传输过程中受到的克尔非线性效应引起的失真，有效增加光纤传输距离，且具有较低的算法复杂度。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，尤其是涉及一种自适应加权的几何整形方法及装置。
背景技术
星座整形技术由于能够有效提高调制信号的频谱效率，且逼近香农极限，已被证明是光通信中的一项有前途的技术，成为目前的研究热点之一。当前，常见的星座整形主要包括几何整形、概率整形以及几何概率混合整形三种。其中，几何整形技术使用等概率符号的非均匀间隔星座获得整形增益。
目前现有的几何整形算法，例如成对优化算法、最小均方误差优化算法，以及基于深度学习的优化算法等，在高阶调制长距离光通信系统中具有较高的算法复杂度且存在较为严重的非线性效应影响，因此上述现有的几何整形算法大多数受传输长度的限制，且算法大多需要不断迭代导致计算具有较高的复杂度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自适应加权的几何整形方法及装置，以缓解现有技术中存在的几何整形算法受非线性影响，受传输长度的限制且计算具有较高复杂度的技术问题。
第一方面，本发明提供的一种自适应加权的几何整形方法，其中，包括：确定调制阶数，并基于所述调制阶数对QAM星座图进行初始化，得到初始化后的同心正六边形QAM星座图；将发射信号映射为第一星座点，并记录所述第一星座点的坐标；其中，所述第一星座点为所述同心正六边形QAM星座图中的任一星座点；基于所述第一星座点的坐标和设定的光纤传输距离确定自适应加权因子；基于所述自适应加权因子和所述第一星座点的坐标，生成几何整形QAM星座图，以根据所述几何整形QAM星座图对所述发射信号进行映射调制，生成几何整形QAM信号。
进一步的，所述第一星座点包括第一相邻星座点、第二相邻星座点、第三相邻星座点和第四相邻星座点；其中，所述第一相邻星座点和所述第二相邻星座点用于表征所述同心正六边形QAM星座图的内层上相邻的两个第一星座点；所述第三相邻星座点和所述第四相邻星座点用于表征所述同心正六边形QAM星座图的外层上相邻的两个第一星座点。
进一步的，基于所述第一星座点的坐标和设定的光纤传输距离确定自适应加权因子，包括：基于所述第一相邻星座点的坐标、所述第二相邻星座点的坐标和设定的光纤传输步长，计算第一欧式距离；基于所述第三相邻星座点的坐标、所述第四相邻星座点的坐标和设定的光纤传输步长，计算第二欧式距离；基于所述第一欧式距离、所述第二欧式距离以及所述设定的光纤传输距离，确定自适应加权因子。
进一步的，基于所述自适应加权因子和所述第一星座点的坐标，生成几何整形QAM星座图，包括：基于所述自适应加权因子、所述第一星座点的坐标和预设星座点坐标计算公式，计算第二星座点的坐标；基于所述第二星座点的坐标，生成所述几何整形QAM星座图。
进一步的，方法还包括：将所述同心正六边形QAM星座图中处于中心位置的第一星座点确定为原点，并确定所述同心正六边形QAM星座图的总层数N；将总层数N中前L层确定为所述同心正六边形QAM星座图的内层，并将所述总层数N中后N-L层确定为所述同心正六边形QAM星座图的外层。
第二方面，本发明提供的一种自适应加权的几何整形装置，其中，包括：确定初始化单元，用于确定调制阶数，并基于所述调制阶数对QAM星座图进行初始化，得到初始化后的同心正六边形QAM星座图；映射记录单元，用于将发射信号映射为第一星座点，并记录所述第一星座点的坐标；其中，所述第一星座点为所述同心正六边形QAM星座图中的任一星座点；第一确定单元，用于基于所述第一星座点的坐标和设定的光纤传输距离确定自适应加权因子；生成单元，用于基于所述自适应加权因子和所述第一星座点的坐标，生成几何整形QAM星座图，以根据所述几何整形QAM星座图对所述发射信号进行映射调制，生成几何整形QAM信号。
进一步的，所述第一星座点包括第一相邻星座点、第二相邻星座点、第三相邻星座点和第四相邻星座点；其中，所述第一相邻星座点和所述第二相邻星座点用于表征所述同心正六边形QAM星座图的内层上相邻的两个第一星座点；所述第三相邻星座点和所述第四相邻星座点用于表征所述同心正六边形QAM星座图的外层上相邻的两个第一星座点；所述装置还包括：第二确定单元，用于将所述同心正六边形QAM星座图中处于中心位置的第一星座点确定为原点，并确定所述同心正六边形QAM星座图的总层数N；第三确定单元，用于将总层数N中前L层确定为所述同心正六边形QAM星座图的内层，并将所述总层数N中后N-L层确定为所述同心正六边形QAM星座图的外层。
进一步的，第一确定单元包括：第一计算模块，用于基于所述第一相邻星座点的坐标、所述第二相邻星座点的坐标和设定的光纤传输步长，计算第一欧式距离；第二计算模块，用于基于所述第三相邻星座点的坐标、所述第四相邻星座点的坐标和设定的光纤传输步长，计算第二欧式距离；确定模块，用于基于所述第一欧式距离、所述第二欧式距离以及所述设定的光纤传输距离，确定自适应加权因子。
第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现的所述的自适应加权的几何整形方法的步骤。
第四方面，本发明还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，其中，所述程序代码使所述处理器执行所述的自适应加权的几何整形方法。
本发明提供的一种自适应加权的几何整形方法及装置，包括：先确定调制阶数，并基于调制阶数对QAM星座图进行初始化，得到初始化后的同心正六边形QAM星座图；然后将发射信号映射为第一星座点，并记录第一星座点的坐标；其中，第一星座点为同心正六边形QAM星座图中的任一星座点；再基于第一星座点的坐标和设定的光纤传输距离确定自适应加权因子；最后基于自适应加权因子和第一星座点的坐标，生成几何整形QAM星座图，以根据几何整形QAM星座图对发射信号进行映射调制，生成几何整形QAM信号。本发明新添加的自适应加权因子可以根据第一星座点的坐标以及光纤传输距离进行自动调整，然后根据自适应加权因子生成的几何整形QAM星座图对映射产生的几何整形QAM信号进行传输，大大减少传输过程中由克尔非线性效应引起的失真，有效增加传输距离，由于上述过程无需迭代，因此该算法具有较低的算法复杂度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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一种自适应加权的几何整形方法的流程图；
图2为不同阶数的同心正六边形QAM星座图；
图3为同心正六边形QAM星座图经过750km光纤的传输后在接收端受到非线性影响导致的重叠示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种自适应加权的几何整形方法的流程图；
图5为图1中步骤S103的流程图；
图6为图1中步骤S104的流程图；
图7为调制阶数为61的几何整形QAM星座图的示意图；
图8为基于调制阶数为61的几何整形QAM星座图经过750km光纤的传输后在接收端受到非线性影响导致的重叠示意图；
图9为本发明实施例提供的一种自适应加权的几何整形装置的结构示意图。
图标：
11-确定初始化单元；12-映射记录单元；13-第一确定单元；14-生成单元。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
星座整形技术由于能够有效提高调制信号的频谱效率，且逼近香农极限，已被证明是光通信中的一项有前途的技术，成为目前的研究热点之一。当前，常见的星座整形主要包括几何整形、概率整形以及几何概率混合整形三种。其中，几何整形技术使用等概率符号的非均匀间隔星座获得整形增益，概率整形使用均匀间隔的不等概率星座获得整形增益，而几何概率混合整形则是两者的结合。上述三种星座整形方法都有各自的优缺点：对于有限数量的星座点，概率整形具有出色的可达到的信息速率性能，但是概率整形需要在实现中使用高精度算术。概率整形需要添加额外的分布匹配编码器来实现预设的概率分布和源编码率，这就容易导致熵的额外损失，增加在解码过程中由任何符号错误触发的错误传播。现有的几何整形不需要添加额外的冗余比特来实现整形增益，因此不会导致额外的熵损失以及额外的误符号概率，但是大多数几何整形算法需要利用复杂的迭代算法达到最佳的星座分布。几何概率混合整形是两者的结合，能进一步的获得更大的整形增益，但由于融合了两种星座整形技术，因此其复杂度和成本都更高。
综合考虑整形增益、复杂度以及成本等因素，本实施例选择不需要高精度算术以及冗余比特的几何整形技术作为基础。许多研究表明，几何整形技术具有比常规星座更大的成形增益。目前现有的几何整形算法，例如成对优化算法、最小均方误差优化算法，以及基于深度学习的优化算法等均已证明可以进一步提升信号的频谱效率。然而，由于在高阶调制长距离光通信系统中存在严重的非线性，因此大多数提出的几何整形算法受传输长度限制或者由于采用复杂的迭代算法具有较高的复杂度。基于此，本发明的目的在于提供一种自适应加权的几何整形方法及装置，可以利用根据自适应加权因子生成的几何整形QAM星座图对映射产生的几何整形QAM信号进行传输，大大减少传输过程中由克尔非线性效应引起的失真，有效增加传输距离，由于上述过程无需迭代，因此该算法具有较低的算法复杂度。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例提供的一种自适应加权的几何整形方法进行详细描述。
实施例1：
根据本发明实施例，提供了一种自适应加权的几何整形方法的实施例。需要说明的是，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1为本发明实施例提供的一种自适应加权的几何整形方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤S101，确定调制阶数，并基于调制阶数对QAM星座图进行初始化，得到初始化后的同心正六边形QAM星座图；
在本发明实施例中，将同心正六边形QAM星座图的调制阶数(简称为阶数)记为M，M＝7，19，37，61或其他任意数值。当M＝5时，同心正六边形QAM星座图最外层的星座点数为4；当M＝6时，同心正六边形QAM星座图最外层的星座点数为5；当M＝18时，同心正六边形QAM星座图最外层的星座点数为11，即最外层减少或增加相应的星座点数。在减少或增加相应的星座点数时，不是随意减少或增加，而是减少离原点相对最远(即星座点坐标的模最大)的几个星座点，类似的，增加离原点相对最近(即星座点坐标的模最小)的几个星座点。如图2所示，图2给出了不同阶数的同心正六边形QAM星座图，分别是同心正六边形-7QAM，同心正六边形-19QAM，同心正六边形-37QAM和同心正六边形-61QAM。该步骤S101可以实现同心正六边形QAM星座图的初始化。
步骤S102，将发射信号映射为第一星座点，并记录第一星座点的坐标；
在本发明实施例中，第一星座点为同心正六边形QAM星座图中的任一星座点。在一般情况下，符号的判决基于最相邻原则，即将接收到的符号判决为星座图中距离最近的星座点。星座图的最小欧式距离与系统的误码性能息息相关，即最小欧式距离越小，误码率越大，最小欧式距离越大，误码率越小。然而当调制阶数一定时，星座点间的最小欧式距离越大，调制信号的功率越大，由克尔效应导致的非线性损伤也越严重，反之亦然。当最小欧式距离固定时，同心正六边形具有以下特性：其任意两个相邻点之间具有相同的欧式距离且星座点最为紧凑，其中，紧凑性是指具有同心正六边形结构的星座点之间的欧式距离都相同，因此在最小欧式距离一定的情况下，这种结构的星座图包含的星座点数最多(星座点数对应调制阶数)，且每个星座点的平均能量最小，即同阶数的星座图中同心正六边形的能量最小。因此，基于同心正六边形QAM星座图在长距离传输中的调制信号受到的非线性影响最小。由于星座图原点的功率为0，因此固定原点为同心正六边形的中心，可以进一步降低星座图的平均能量，且该星座图具有对称性，可以减小相位旋转的影响。将所有第一星座点的坐标集合表示为χ＝(χ1，χ2，…，χi，…，χM)，其中，χi为第i个第一星座点，M为调制阶数。
步骤S103，基于第一星座点的坐标和设定的光纤传输距离确定自适应加权因子；
在本发明实施例中，步骤S102可以实现自适应加权因子的计算。
虽然同心正六边形的结构能够在最小欧式距离一定的情况下尽可能的可以减小星座图的平均能量，但是随着长距离光纤的传输，传输信号会受到克尔非线性效应的影响，星座图外围高能量的星座点由于非线性损伤产生相位旋转容易造成部分星座点的重叠。而发送端的外层星座点的最小欧式距离与内层星座点之间的最小欧式距离相等容易导致接收端的星座图的实际最小欧式距离减小，加剧接收端星座图外围星座点的重叠现象，导致系统误码性能的恶化。以同心正六边形-61QAM为例，同心正六边形QAM星座图经过750km光纤的传输后在接收端受到非线性影响导致的重叠如图3所示，接收端星座图外围星座点的重叠现象较为明显。
步骤S104，基于自适应加权因子和第一星座点的坐标，生成几何整形QAM星座图，以根据几何整形QAM星座图对发射信号进行映射调制，生成几何整形QAM信号；
在本发明实施例中，几何整形QAM星座图受自适应加权因子的影响，其形状不固定。生成的几何整形QAM星座图与初始化后得到的同心正六边形QAM星座图相比，增大了接收端星座图的实际最小欧式距离，进而减少接收端星座图外围星座点的重叠现象。在生成几何整形QAM星座图之后，可以根据几何整形QAM星座图对发射信号进行映射调制，进而产生几何整形QAM信号(即GS-QAM信号)。
本发明实施例提供的一种自适应加权的几何整形方法，包括：先确定调制阶数，并基于调制阶数对QAM星座图进行初始化，得到初始化后的同心正六边形QAM星座图；然后将发射信号映射为第一星座点，并记录第一星座点的坐标；其中，第一星座点为同心正六边形QAM星座图中的任一星座点；再基于第一星座点的坐标和设定的光纤传输距离确定自适应加权因子；最后基于自适应加权因子和第一星座点的坐标，生成几何整形QAM星座图，以根据几何整形QAM星座图对发射信号进行映射调制，生成几何整形QAM信号。本发明实施例中新添加的自适应加权因子可以根据第一星座点的坐标以及光纤传输距离进行自动调整，然后根据自适应加权因子生成的几何整形QAM星座图产生几何整形QAM信号并进行传输，可以大大减少传输过程中由克尔非线性效应引起的失真，有效增加传输距离，由于上述过程无需迭代，因此该算法具有较低的算法复杂度。
为了便于描述步骤S103确定自适应加权因子的具体过程，本发明实施例还可以对同心正六边形QAM星座图中不同位置的第一星座点进行区分。例如：第一星座点包括第一相邻星座点、第二相邻星座点、第三相邻星座点和第四相邻星座点；其中，第一相邻星座点和第二相邻星座点用于表征同心正六边形QAM星座图的内层上相邻的两个第一星座点；第三相邻星座点和第四相邻星座点用于表征同心正六边形QAM星座图的外层上相邻的两个第一星座点。
在一个可选的实施例中，如图4所示，方法还包括：
步骤S105，将同心正六边形QAM星座图中处于中心位置的第一星座点确定为原点，并确定同心正六边形QAM星座图的总层数N；
步骤S106，将总层数N中前L层确定为同心正六边形QAM星座图的内层，并将总层数N中后N-L层确定为同心正六边形QAM星座图的外层。
以同心正六边形-61QAM为例，当将原点作为一层时，总层数N＝5，L＝3，原点所在的第一层以及离原点近的第二层和第三层为内层，而离原点远的第四层和第五层为外层。
在一个可选的实施例中，如图5所示，步骤S103，基于第一星座点的坐标和设定的光纤传输距离确定自适应加权因子，包括以下步骤：
步骤S201，基于第一相邻星座点的坐标、第二相邻星座点的坐标和设定的光纤传输步长，计算第一欧式距离；
步骤S202，基于第三相邻星座点的坐标、第四相邻星座点的坐标和设定的光纤传输步长，计算第二欧式距离；
步骤S203，基于第一欧式距离、第二欧式距离以及设定的光纤传输距离，确定自适应加权因子。
在本发明实施例中，以传输介质采用普通的单模光纤为例进行下述介绍。对于普通的单模光纤来说，在只考虑克尔非线性效应的情况下，单偏振下的传输函数的非线性部分的解析解可以表示为：
E(z+h,t)＝E(z,t)exp(jγh|E(z,t)|2) (1)
其中，E(z,t)为场强脉冲在距离和时间上的关系，z为光纤传输距离，t为时间，j为虚数，γ为单模光纤的非线性系数，h为设定的光纤传输步长。从数字传输的角度来说，信号的强度和星座点的模成正比，因此可以推导出传输步长h后的第i个星座点的坐标χ′h,i：
χ′h,i＝χiexp(-jγp2cχi′2h) (2)
其中，P为信号强度和星座点的模之间的正比系数。同理，传输步长h后的第k个星座点的坐标为χ′h,k。因此χ′h,i和χ′h,k之间的欧式距离可以表示为：
Δχ′h,ik＝|χiexp(-jγp2|χi|2h)-χkexp(-jγp2|χk|2h)| (3)
如果内层星座点的两个相邻点分别表示为il，im，外层星座点的两个相邻点分别表示为ol，om，则为了补偿最小欧式距离的损失而引入的自适应加权因子为：
其中，nspan表示多跨段光纤传输系统中的跨段数，αo的值随着光纤传输距离和层数的变化而自适应变化，因此自适应加权因子αo是一维多列的数组。
在一个可选的实施例中，如图6所示，步骤S104，基于自适应加权因子和第一星座点的坐标，生成几何整形QAM星座图，包括以下步骤：
步骤S301，基于自适应加权因子、第一星座点的坐标和预设星座点坐标计算公式，计算第二星座点的坐标；
步骤S302，基于第二星座点的坐标，生成几何整形QAM星座图。
引入自适应加权系数αo后，自适应加权的几何整形后的第二星座点的坐标集合可以表示为χGS＝α0χ。调制阶数为61的几何整形QAM星座图的示意图可以由图7所示。GS-61QAM信号由提出的调制阶数为61的几何整形QAM星座图通过比特流映射获得。
在只考虑非线性效应的情况下，基于调制阶数为61的几何整形QAM星座图经过750km光纤传输后在接收端受到非线性影响导致的重叠示意图如图8所示，与图3相比，减少了外层星座点受到的非线性效应引起的重叠现象。
综上所述，本发明实施例可以达到以下效果：可以在及时提高频谱效率的同时，以较低的算法复杂度有效减少克尔非线性效应引起的重叠现象，从而有效增加光纤传输距离。
实施例2：
本发明实施例提供了一种自适应加权的几何整形装置，该自适应加权的几何整形装置主要用于执行实施例1上述内容所提供的自适应加权的几何整形方法，以下对本发明实施例提供的自适应加权的几何整形装置做具体介绍。
图9为本发明实施例提供的一种自适应加权的几何整形装置的结构示意图。如图9所示，该自适应加权的几何整形装置，主要包括：确定初始化单元11，映射记录单元12、第一确定单元13和生成单元14，其中：
确定初始化单元11，用于确定调制阶数，并基于调制阶数对QAM星座图进行初始化，得到初始化后的同心正六边形QAM星座图；
映射记录单元12，用于将发射信号映射为第一星座点，并记录第一星座点的坐标；其中，第一星座点为同心正六边形QAM星座图中的任一星座点；
第一确定单元13，用于基于第一星座点的坐标和设定的光纤传输距离确定自适应加权因子；
生成单元14，用于基于自适应加权因子和第一星座点的坐标，生成几何整形QAM星座图，以根据几何整形QAM星座图对发射信号进行映射调制，生成几何整形QAM信号。
本发明实施例提供的一种自适应加权的几何整形装置，包括：先利用确定初始化单元11确定调制阶数，并基于调制阶数对QAM星座图进行初始化，得到初始化后的同心正六边形QAM星座图；然后利用映射记录单元12将发射信号映射为第一星座点，并记录第一星座点的坐标；其中，第一星座点为同心正六边形QAM星座图中的任一星座点；再利用第一确定单元13基于第一星座点的坐标和设定的光纤传输距离确定自适应加权因子；最后利用生成单元14用于基于自适应加权因子和第一星座点的坐标，生成几何整形QAM星座图，以根据几何整形QAM星座图对发射信号进行映射调制，生成几何整形QAM信号。本发明实施例中新添加的自适应加权因子可以根据第一星座点的坐标以及光纤传输距离进行自动调整，根据自适应加权因子生成的几何整形QAM星座图映射调制产生的几何整形QAM信号进行传输，可以使几何整形QAM信号大大减少传输过程中由克尔非线性效应引起的失真，从而有效增加传输距离，由于上述过程无需迭代，因此该算法具有较低的算法复杂度。
可选地，第一星座点包括第一相邻星座点、第二相邻星座点、第三相邻星座点和第四相邻星座点；其中，第一相邻星座点和第二相邻星座点用于表征同心正六边形QAM星座图的内层上相邻的两个第一星座点；第三相邻星座点和第四相邻星座点用于表征同心正六边形QAM星座图的外层上相邻的两个第一星座点。
可选地，第一确定单元13包括第一计算模块，第二计算模块和确定模块：
第一计算模块，用于基于第一相邻星座点的坐标、第二相邻星座点的坐标和设定的光纤传输步长，计算第一欧式距离；
第二计算模块，用于基于第三相邻星座点的坐标、第四相邻星座点的坐标和设定的光纤传输步长，计算第二欧式距离；
确定模块，用于基于第一欧式距离、第二欧式距离以及设定的光纤传输距离，确定自适应加权因子。
可选地，装置还包括：第二确定单元和第三确定单元，其中：
第二确定单元，用于将同心正六边形QAM星座图中处于中心位置的第一星座点确定为原点，并确定同心正六边形QAM星座图的总层数N；
第三确定单元，用于将总层数N中前L层确定为同心正六边形QAM星座图的内层，并将总层数N中后N-L层确定为同心正六边形QAM星座图的外层。
可选地，生成单元14包括第三计算模块和生成模块，其中：
第三计算模块，用于基于自适应加权因子、第一星座点的坐标和预设星座点坐标计算公式，计算第二星座点的坐标；
生成模块，用于基于第二星座点的坐标，生成几何整形QAM星座图。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在一个可选的实施例中，本实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法实施例方法的步骤。
在一个可选的实施例中，本实施例还提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，其中，所述程序代码使所述处理器执行上述方法实施例方法。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种自适应加权的几何整形方法，其特征在于，包括：
确定调制阶数，并基于所述调制阶数对QAM星座图进行初始化，得到初始化后的同心正六边形QAM星座图；
将发射信号映射为第一星座点，并记录所述第一星座点的坐标；其中，所述第一星座点为所述同心正六边形QAM星座图中的任一星座点；
基于所述第一星座点的坐标和设定的光纤传输距离确定自适应加权因子；
基于所述自适应加权因子和所述第一星座点的坐标，生成几何整形QAM星座图，以根据所述几何整形QAM星座图对所述发射信号进行映射调制，生成几何整形QAM信号；
所述第一星座点包括第一相邻星座点、第二相邻星座点、第三相邻星座点和第四相邻星座点；其中，所述第一相邻星座点和所述第二相邻星座点用于表征所述同心正六边形QAM星座图的内层上相邻的两个第一星座点；所述第三相邻星座点和所述第四相邻星座点用于表征所述同心正六边形QAM星座图的外层上相邻的两个第一星座点；
基于所述第一星座点的坐标和设定的光纤传输距离确定自适应加权因子，包括：
基于所述第一相邻星座点的坐标、所述第二相邻星座点的坐标和设定的光纤传输步长，计算第一欧式距离；
基于所述第三相邻星座点的坐标、所述第四相邻星座点的坐标和设定的光纤传输步长，计算第二欧式距离；
基于所述第一欧式距离、所述第二欧式距离以及所述设定的光纤传输距离，确定自适应加权因子。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述自适应加权因子和所述第一星座点的坐标，生成几何整形QAM星座图，包括：
基于所述自适应加权因子、所述第一星座点的坐标和预设星座点坐标计算公式，计算第二星座点的坐标；
基于所述第二星座点的坐标，生成所述几何整形QAM星座图。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
将所述同心正六边形QAM星座图中处于中心位置的第一星座点确定为原点，并确定所述同心正六边形QAM星座图的总层数N；
将总层数N中前L层确定为所述同心正六边形QAM星座图的内层，并将所述总层数N中后N-L层确定为所述同心正六边形QAM星座图的外层。
4.一种自适应加权的几何整形装置，其特征在于，包括：
确定初始化单元，用于确定调制阶数，并基于所述调制阶数对QAM星座图进行初始化，得到初始化后的同心正六边形QAM星座图；
映射记录单元，用于将发射信号映射为第一星座点，并记录所述第一星座点的坐标；其中，所述第一星座点为所述同心正六边形QAM星座图中的任一星座点；
第一确定单元，用于基于所述第一星座点的坐标和设定的光纤传输距离确定自适应加权因子；
生成单元，用于基于所述自适应加权因子和所述第一星座点的坐标，生成几何整形QAM星座图，以根据所述几何整形QAM星座图对所述发射信号进行映射调制，生成几何整形QAM信号；
所述第一星座点包括第一相邻星座点、第二相邻星座点、第三相邻星座点和第四相邻星座点；其中，所述第一相邻星座点和所述第二相邻星座点用于表征所述同心正六边形QAM星座图的内层上相邻的两个第一星座点；所述第三相邻星座点和所述第四相邻星座点用于表征所述同心正六边形QAM星座图的外层上相邻的两个第一星座点；
第一确定单元包括：
第一计算模块，用于基于所述第一相邻星座点的坐标、所述第二相邻星座点的坐标和设定的光纤传输步长，计算第一欧式距离；
第二计算模块，用于基于所述第三相邻星座点的坐标、所述第四相邻星座点的坐标和设定的光纤传输步长，计算第二欧式距离；
确定模块，用于基于所述第一欧式距离、所述第二欧式距离以及所述设定的光纤传输距离，确定自适应加权因子。
5.一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，处理器执行计算机程序时实现如权利要求1至3任一项所述的方法。
6.一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，其特征在于，所述程序代码使所述处理器执行如权利要求1至3任一项所述的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011135345.XA CN112165442B (zh) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | 自适应加权的几何整形方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011135345.XA CN112165442B (zh) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | 自适应加权的几何整形方法及装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112165442A CN112165442A (zh) | 2021-01-01 |
| CN112165442B true CN112165442B (zh) | 2021-09-07 |
Family
ID=73867811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011135345.XA Active CN112165442B (zh) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | 自适应加权的几何整形方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112165442B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112887028A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-06-01 | 珠海复旦创新研究院 | 光纤接入网中基于gs-qam星座的判决解码方法 |
| 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 |
| CN113595648B (zh) * | 2021-06-17 | 2022-09-06 | 北京邮电大学 | 光信号生成方法、装置和电子设备 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101047688A (zh) * | 2006-06-13 | 2007-10-03 | 华为技术有限公司 | 一种估计信噪比的方法及装置 |
| CN103905370A (zh) * | 2012-12-27 | 2014-07-02 | 展讯通信（上海）有限公司 | 正交振幅调制信号的软解调方法和装置、移动终端 |
| WO2014120917A1 (en) * | 2013-01-30 | 2014-08-07 | University Of Cincinnati | Ultrasound measurement of wall thickness loss for a structure |
| CN105162545A (zh) * | 2015-10-16 | 2015-12-16 | 中国科学院上海高等研究院 | 实现低复杂度高功率效率的qam软判决系统及方法 |
| CN109150786A (zh) * | 2018-08-22 | 2019-01-04 | 北京邮电大学 | 一种基于qam的映射方法及装置 |
| CN109547385A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-03-29 | 北京邮电大学 | 基于概率成形的信号编码调制、解调译码方法 |
| CN110138706A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-08-16 | 中国科学院计算技术研究所 | 一种实现高阶qam调制的信号发送方法、接收方法及系统 |
| CN110971560A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-04-07 | 北京邮电大学 | 一种qam信号调制方法、装置及电子设备 |
| CN111064521A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-24 | 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 |
| CN111628789A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-09-04 | 复旦大学 | 一种基于混合概率整形和几何整形的信号生成方法及装置 |
| CN111726165A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-09-29 | 北京邮电大学 | 一种光通信系统、方法及装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007074618A (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Sony Corp | 無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラム |
| CN101179356A (zh) * | 2007-11-28 | 2008-05-14 | 中国海洋石油总公司 | 一种数据发送、接收方法及装置 |
| CN103701751B (zh) * | 2013-12-03 | 2017-01-11 | 长安大学 | 一种信道估计辅助的缩小搜索范围高阶qam解映射方法 |
| US9853734B1 (en) * | 2015-04-16 | 2017-12-26 | Inphi Corporation | Apparatus and methods for digital signal constellation transformation |
| CN110892659B (zh) * | 2017-07-17 | 2022-08-26 | 杜塞尔多夫华为技术有限公司 | 对具有编码符号的目标概率分布的消息编码的设备和方法 |
| US10069519B1 (en) * | 2018-01-23 | 2018-09-04 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | Partition based distribution matcher for probabilistic constellation shaping |
-
2020
- 2020-10-21 CN CN202011135345.XA patent/CN112165442B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101047688A (zh) * | 2006-06-13 | 2007-10-03 | 华为技术有限公司 | 一种估计信噪比的方法及装置 |
| CN103905370A (zh) * | 2012-12-27 | 2014-07-02 | 展讯通信（上海）有限公司 | 正交振幅调制信号的软解调方法和装置、移动终端 |
| WO2014120917A1 (en) * | 2013-01-30 | 2014-08-07 | University Of Cincinnati | Ultrasound measurement of wall thickness loss for a structure |
| CN105162545A (zh) * | 2015-10-16 | 2015-12-16 | 中国科学院上海高等研究院 | 实现低复杂度高功率效率的qam软判决系统及方法 |
| CN109150786A (zh) * | 2018-08-22 | 2019-01-04 | 北京邮电大学 | 一种基于qam的映射方法及装置 |
| CN109547385A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-03-29 | 北京邮电大学 | 基于概率成形的信号编码调制、解调译码方法 |
| CN110138706A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-08-16 | 中国科学院计算技术研究所 | 一种实现高阶qam调制的信号发送方法、接收方法及系统 |
| CN110971560A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-04-07 | 北京邮电大学 | 一种qam信号调制方法、装置及电子设备 |
| CN111064521A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-24 | 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 |
| CN111628789A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-09-04 | 复旦大学 | 一种基于混合概率整形和几何整形的信号生成方法及装置 |
| CN111726165A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-09-29 | 北京邮电大学 | 一种光通信系统、方法及装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 《Comparison of Geometrically Shaped 32-QAM and Probabilistically Shaped 32-QAM in a Bandwidth-Limited IM-DD System》;Ding, JJ;《JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY》;20200815;全文 * |
| 一种适用于概率成形光传输系统的调制格式识别方法;忻向军等;《北京邮电大学学报》;20191231;全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112165442A (zh) | 2021-01-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112165442B (zh) | 自适应加权的几何整形方法及装置 | |
| CN110235374B (zh) | 用于发送经编码的码字的发送器、方法以及非暂时计算机可读存储介质 | |
| CN106664140B (zh) | 用于生成用于相干光通信的代码的方法 | |
| CN110915141B (zh) | 基于极化码的turbo乘积码 | |
| CN111064514B (zh) | 一种基于少模多芯光纤的光子概率成型信号传输方法 | |
| EP3758285B1 (en) | Odd index precomputation for authentication path computation | |
| TW201635720A (zh) | 用以產生可變碼長之極化碼的方法及裝置 | |
| JP6753931B2 (ja) | 光受信機、光伝送装置及び光受信機のための方法 | |
| WO2019193380A1 (en) | Learning in communication systems | |
| WO2019128585A1 (zh) | 广义空间调制通信系统中发射端的活跃天线组的选择方法 | |
| CN111064516B (zh) | 一种基于六边形星座成型迭代的光载无线通信方法 | |
| CN113727405B (zh) | 提升基于智能反射表面的无线通信系统安全速率的方法 | |
| CN110401489B (zh) | 一种光纤信号产生方法、装置及系统 | |
| CN109768857B (zh) | 一种使用改进的译码算法的cvqkd多维协商方法 | |
| CN110233698B (zh) | 极化码的编码及译码方法、发送设备、接收设备、介质 | |
| CN116886203B (zh) | 一种4维光信号的调制方法、装置及存储介质 | |
| US20160013819A1 (en) | Generation of correlated finite alphabet waveforms using gaussian random variables | |
| CN113225114A (zh) | 基于预编码联合优化的无线通信信号发送和接收方法 | |
| TW202344015A (zh) | 使用基於晶格之信號星座進行信號調變之方法及設備 | |
| CN113922852B (zh) | 码本确定方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质 | |
| CN111988090B (zh) | 码片模式载波复合关联光编码方法 | |
| Häger et al. | Density evolution for deterministic generalized product codes with higher-order modulation | |
| WO2017118360A1 (en) | Low-complexity multi-symbol log-likelihood ratio (llr) calculation | |
| EP4099651B1 (en) | Method and device for transmitting binary data | |
| WO2020253624A1 (zh) | 信号处理方法以及光接收机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |