[发明专利]基于星座结构优化及类蜂巢区域判决的信号调制解调方法

权利要求书

1.一种基于星座结构优化及类蜂巢区域判决的信号调制解调方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：原始比特数据经过串并变换转换由一路数据变为并行的多路数据；

步骤S2：将多路数据进行分布匹配，使均匀分布的比特数据转化为非均匀分布的QAM符号；

步骤S3：优化星座结构，将星型QAM的若干个星座点分布在四个不同幅度的同心圆环上，每圈中等相位间隔分布相同个数的星座点,星座点的位置集合表示为Ξ＝r(l)·exp[jφ(i)]，其中r(l)表示幅度、φ(i)表示相位；

步骤S4：保持星座点几何位置不变，利用概率成形提高星座图内圈星座点的分布概率，降低外圈星座点的分布概率，然后采用类格雷映射规则进行非均匀星座映射，使得星座图中相同半径星座点概率相同，不同半径星座点概率服从麦克斯韦玻尔兹曼分布，对于信号点x∈χ，概率分布表达式为：

其中：为星座点的发射概率值，参数x表示星座点与坐标原点间的欧氏距离；参数x′表示第i个星座点与原点的欧氏距离；参数χ表示星座点与坐标原点间欧氏距离的集合；参数ν表示概率成型因子，不同的ν值可以实现不同程度的麦克斯韦玻尔兹曼分布，获得不同信息熵下的概率成形体系；A_ν为概率分布的归一化因子，用于保证的概率相加和为1；

步骤S5：将星座映射后的QAM符号信息的实部和虚部两部分，分成I/Q两路进入相乘器，分别与余弦/正弦信号相乘，之后两路波形再通过加法器相加；

步骤S6：QAM信号通过数模转换器转化为模拟电信号，利用调制器将该模拟电信号调制到激光器产生的光载波上，然后利用单模光纤传输到接收端；

步骤S7：接收端通过光电转换器将光信号转换为电信号，然后通过模数转换器转换为数字信号，然后将该数字信号通过分离器还原成I/Q两路，再分别通过乘法器与余弦/正弦信号相乘，从而得到星座映射后的QAM符号信息；

步骤S8：根据星座点的位置，以相邻星座点中垂线为划分依据，确定类蜂巢形状的星座判决区域，其中位于判决区域星座点判决为该区域的标准星座点；根据标准星座点还原传输前的QAM符号信息，从而去除QAM符号信息在传输过程中产生的弥散现象；

步骤S9：然后依次进行星座解映射、逆分布匹配和并串变换得到原始比特数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于星座结构优化及类蜂巢区域判决的信号调制解调方法，其特征在于：所述步骤S2中的将多路数据进行分布匹配，使均匀分布的比特数据转化为非均匀分布的16QAM符号或32QAM符号。

3.根据权利要求1所述的一种基于星座结构优化及类蜂巢区域判决的信号调制解调方法，其特征在于：所述步骤S3中优化星座结构具体为：根据第一圈上的星座点构成一个边长为最小欧式距离d_min的正多边形，以该正多边形的各条边为底边，向外延伸构建出等边三角形，通过等边三角形确定第二圈的半径，通过等边三角形的第三个顶点确定第二圈星座点的位置。

4.根据权利要求2或3所述的一种基于星座结构优化及类蜂巢区域判决的信号调制解调方法，其特征在于：若为16QAM符号，则分别将第一、第二圈半径加上最小欧式距离d_min，分别得到第三、第四圈半径，且第三、第四圈中星座点位置分别与第一、第二圈中星座点位置对应。

5.根据权利要求2或3所述的一种基于星座结构优化及类蜂巢区域判决的信号调制解调方法，其特征在于：若为32QAM符号，则以等边三角形的两边构建边长为最小欧式距离d_min的菱形，确定第三圈的半径以及星座点的位置，然后将第二圈的半径加上最小欧式距离d_min得到第四圈的半径，第四圈上的星座点位置与第二圈上星座点位置相对应。

6.根据权利要求1所述的一种基于星座结构优化及类蜂巢区域判决的信号调制解调方法，其特征在于：所述步骤S9具体为：将接收到的QAM符号信息星座解映射，还原出非均匀分布的QAM符号信息，通过逆分布匹配使非均匀分布的QAM符号信息转化为均匀分布的比特数据，然后通过并串变换，将并行的多路比特数据还原成一路，恢复原比特数据。