[发明专利]基于多对一映射PS-PAM4的直接探测光纤通信系统及通信方法

说明书

本发明涉及一种基于多对一映射概率整形四级脉冲幅度调制PS‑PAM4的直接探测光纤通信系统与通信方法，基于离线生成的概率码本，将所述的二进制信息根据概率码本多对一映射，再经数/模转换、传输、光/电变换和模/数转换、解映射、译码检验，完成直接探测光纤通信。本发明可获得整形增益，并提高光纤通信的频谱利用率。

技术领域

本发明涉及光纤通信领域的数字调制技术，更具体地说，涉及一种基于多对一映射 PS-PAM4的直接探测光纤通信系统，以及一种基于多对一映射概率整形四级脉冲幅度调制 PS-PAM4的直接探测光纤通信方法。

背景技术

随着用户对传输需求的增长，光纤通信作为一种长距离、大容量的传输方式成为通信的主要方向。

四级脉冲幅度调制PAM4信号由于实现方式简单，计算复杂低，在短距离、高速率的光纤传输系统中具有较大的优势。PAM4与直接探测技术的结合应用，可以降低成本和能耗。然而，在光纤传输系统中，直接探测的信号受到光纤非线性效应影响，接收灵敏度大幅下降。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，基于一个离线生成的概率码本，提供一种基于多对一映射PS-PAM4的直接探测光纤通信系统，以及一种基于多对一映射概率整形四级脉冲幅度调制PS-PAM4的直接探测光纤通信方法，本发明降低了信号的非线性效应，实现低误码率和高接受灵敏度传输。

本发明的技术方案如下：

一种基于多对一映射概率整形四级脉冲幅度调制PS-PAM4的直接探测光纤通信系统，包括依次连接的数据生成模块、概率整形模块、PS-PAM4调制模块、传输模块、PS-PAM4接收模块以及解码模块；

数据生成模块生成伪随机二进制比特流PRBS，并用低密度校验编码LDPC对PRBS进行编码，得到二进制信息根据概率码本；

概率整形模块将所述的二进制信息根据概率码本多对一映射，得到PS-PAM4数字信号；

PS-PAM4调制模块将所述的PS-PAM4数字信号进行数/模转换，得到PS-PAM4模拟信号，再将PS-PAM4模拟信号调制到光载波上，得到PS-PAM4光信号；

将所述的PS-PAM4光信号通过传输模块传输至PS-PAM4接收模块；

PS-PAM4接收模块对接收到的PS-PAM4光信号进行光/电变换和模/数转换，得到PS-PAM4数字信号；

解码模块根据概率码本将所述的PS-PAM4数字信号解映射，求出每个比特的软信息，然后采用LDPC译码器对软信息进行译码校验，得到二进制比特信息。

作为优选，概率整形模块根据离线概率码本，将PRBS中每3个码元映射成一个符号L。

作为优选，根据查询表中第L位的符号生成PS-PAM4数字信号。

作为优选，所采用长度为3的离线概率码本根据麦克斯韦-玻尔兹曼分布生成，具体如下：

其中，x_i,x_k＝[x₁,x₂...,x₄]，v表示概率因子，v∈R。

作为优选，传输模块将所述的PS-PAM4光信号送入标准单模光纤完成传输；PS-PAM4 信号接收模块先将光纤上的PS-PAM4光信号经过光电检测器进行光/电变换，得到PS-PAM4 模拟信号；再将PS-PAM4模拟信号模/数转换成PS-PAM4数字信号。

作为优选，PS-PAM4接收模块、解码模块之间设置均衡模块，均衡模块对PS-PAM4数字信号进行均衡计算。