[发明专利]一种放大直接检测光学系统的成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种放大直接检测光学系统，特别涉及一种放大直接检测光学系统的 成型方法。

背景技术

光学通信系统从成形技术的角度，可分为三类：相干检测系统，无光学放大器的强 度调制直接检测(IM/DD)系统和采用光学放大器的IM/DD系统。

相干检测采用相锁接收器，其被提出来用于光纤和自由空间光学系统。这样的系 统能在复杂的电场中编码信息。在有或无光学放大器的情况下，光电检测器中的主要噪声 经常被近似认为是复杂环形高斯分布和信号不相关，可应用常规信道开发的成形技术，而 不需要作任何的修改。

采用IM/DD的光学系统是完全不同的，因为信道输出(例如检测光电流)是非负的。 因此，信息只能以其强度来编码，它是电场的绝对平方。一些光学系统，如自由空间系统或 短到达光纤系统，使用无光学放大器的IM/DD，并且光电检测器的噪声近似为AWGN。

在AWGN的IM/DD系统中已经研究了成形技术，其他的光学系统，诸如城域和长途光 纤系统，采用有光学放大器的IM/DD，在有放大器的IM/DD系统中，光电检测器的主要噪声是 信号相关的信号自发拍频噪声(SSBN)，这种情况的成形技术以前未进行过研究，因此研发 一种放大直接检测光学系统的成型方法势在必行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种成型增益率高的放大直接检测光学系统的 成型方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种放大直接检测光学系统的成型 方法，其创新点在于：所述成型方法为首先确定ADD信号星座的概念和参数，然后成型星座 成形和非等概率信令。

进一步地，所述ADD信号星座的概念和参数具体如下：

(1)星座和自然坐标系：在ADD系统中，场强量值代表“自然坐标系统”，在其中研究 N维ADD信号的成形，因为一维符号形成场强量值中的一个线性系列，并且每个N维信号在N 维场强量值空间中占用同等的体积；

对于N维信号X＝(x₁，x₂，…，x_N)第i个坐标x_i，i＝1，…，N表示第i个连续的时间不相交符号的场强量值，其值是从一组非负值得到,因此，在场强量值坐标系统中，信号点的能量是以L²范式表示；

一个N维信号星座是一种嵌在场强量值坐标系中的N维向量空间lattice码C,信号点均匀分布在有限区域限制的非负象限内，并且在N维空间占有相等的体积。这些信号的基本维度是一维,编码P(C)的平均能量是其N维星座的L²范式的平均值；

(2)基线星座和组成星座:基线星座是基本的N维星座，大多数用来参考和性能比 较,在一维空间中，PAM星座是非负实线上的一组均匀分布的点,基线星座是PAM星座自己 的(N维立体星座)N维时间笛卡尔乘积,其是在一个简单立方体星座上构建，这个立方体星 座以均匀信号概率质量函数的方式包含原点；

构成一维星座C1表达了一维符号的范围和分布，它被定义为C中所有N维信号点的 个别坐标值组，它可通过重叠N维星座到每个坐标的的预测值来获得，在连续一维星座中诱 导信号分布通常是不均匀的，并且可与编码性能直接相关；

(3)规一化的比特率、星座图的有点和成形增益：在N维星座C的所有特点中，一个 最重要的特点是密码在N维空间所能表示的位数，假设信号点是根据信号概率质量函数p (X),X∈C来传播，由N维符号发送的有效位数是信号概率H(p)的熵，归一化的比特率表达如 下：每个维度

在许多情况中，当信号点以等概率选择时，归一化比特率仅为这里|C|表示星座的大小，给定归一化比特率，一种测量lattice码的SNR效率的常用方法是星座图的优点(CFM)表达如下：

这里是最小的平方距离，P(C)是每基础维度的平均能量，例如，基线星座图的优点和归一化比特率β为渐进地CFM_b(β)≈3/4^β；

通过成形方法，SNR效率提高，例如，成形增益γs在数量上以CFM(C)和其参考CFMb (β)之间的比率来表示(星座C和其基线星座具有同样的归一化比特率)，因为成形方法并不 改变lattice结构表达式如下：