[发明专利]基于概率成形的无载波幅度相位调制方法及解调方法

说明书

本发明公开了一种基于概率成形的无载波幅度相位调制解调方法，包括概率成形星座映射步骤、解映射步骤和无载波幅度相位调制、解调步骤，概率成形星座映射步骤包括确定非均匀概率成形星座映射表、进行非均匀分布比特交织、进行星座映射三个子步骤，概率成形星座解映射步骤包括确定非均匀概率成形星座映射表、进行星座解映射、非均匀分布比特解交织三个子步骤。本发明能够降低能量较高星座点的发射概率，提高能量较低星座点的发射概率，通过概率成形所带来的成形增益，降低了系统的平均发射功率，实现了短距离通信系统传输容量的提升。同时通过将比特流中比特的重新排列，使差错随机化，降低信道中的突发错误影响，实现了误码率方面的性能提升。

技术领域

本发明涉及一种无载波幅度相位调制方法及解调方法，尤其是涉及一种基于概率成形的无载波幅度相位调制方法及解调方法。

背景技术

近些年来，信息产业的蓬勃发展使得数据通信带宽的需求呈爆炸式增长，2014年全球数据总量是6×10²¹比特，几乎相当于10000亿部720P电影的数据量，这个数字在2020年会达到4×10²⁵。这些大量的数据在长距离传输的同时，更需要在包括数据中心甚至个人电脑在内的终端进行大量存储和处理。伴随云计算、大数据、物联网的发展，更多数据将主要存储在数据中心。数据的调用、在线播放、下载、运算、程序运行等需要在数据中心内部进行大量的交换，短距离宽带互连是数据中心的主要瓶颈，光互连是解决该瓶颈的唯一选择，在新建的高速大型数据中心，光互连已经完全替代电互连。

在短距离光互连通信系统中，先进的调制格式是实现高频谱效率大容量传输的关键技术之一。针对短距光互连的场景特点，主要的调制格式有脉冲幅度调制(PAM)、离散多音频(DMT)调制以及无载波幅度相位(CAP)调制等，其中CAP调制采用基于数字滤波器的DSP技术得以实现，其开销成本低、实现简单且频谱利用率高，已成为短距离光传输系统中非常有前景的调制技术。但目前CAP调制技术所使用的星座映射中，星座图中各个符号点以相同比特数表示，发射所需能量更低的内圈星座点和发射所需能量更高的外圈星座点以相同的概率发射，存在着发射功率较高、传输性能不强的缺点。

发明内容

发明目的：本发明要解决的技术问题是提供一种基于概率成形的无载波幅度相位调制方法及解调方法，在星座映射中通过对不同位置星座点的映射概率分布进行优化设计，使发射所需能量更低的内圈星座点以更高概率映射，发射所需能量更高的外圈星座点以更低概率映射，可以降低系统的平均发射功率，提高系统的传输性能。

技术方案：本发明提供一种基于概率成形的无载波幅度相位调制方法，包括概率成形星座映射步骤和无载波幅度相位调制步骤，概率成形星座映射步骤为：第一步确定一张将输入比特符号和星座位置一一对应的概率成形星座映射表，星座映射表中星座点为非均匀分布，内圈的星座点出现概率大，外圈的星座点出现概率小，第二步将输入单路原始二进制比特序列m(k)填入比特交织器中进行非均匀分布比特交织，实现比特流中比特的重新排列，第三部根据上述概率成形星座映射表，经比特交织器后的输出符号进行非均匀分布的星座映射，并输出一路复数信号A(i)。

为了降低误码率，进一步的将所述概率成形星座映射设定为非均匀分布的十二点方形星座映射，步骤为：第一步确定概率成形星座映射表为十二点方形星座映射表，设定星座图内圈的4个星座点，每个星座点由3个比特对应，分别为000、001、010、011，每个星座点出现概率为1/8；设定星座图外圈的8个星座点，每个星座点由4个比特对应，分别为1000、1001、1010、1011、1100、1101、1110、1111，每个星座点出现概率为1/16；第二步进行非均匀分布比特交织，将输入单路原始二进制比特序列m(k)依次填入大小为4×L交织器中的第1行、第2行、第3行，按列自上而下地读取前三行中的比特数据，若三个比特为000，001，010，011中的任意一种情况，则在该列第4行位置填入规定比特B，否则，在该列第4行位置继续填写比特序列；第三步进行星座映射，根据上述十二点方形星座映射表，将交织器中各列3比特或4比特数据逐列映射到星座图中，形成非均匀分布的十二点方形星座映射，并输出一路复数信号A(i)。