[发明专利]一种基于少模多芯光纤的光子概率成型信号传输方法

权利要求书

1.一种基于少模多芯光纤的光子概率成型信号传输方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：发送端，多路并行比特数据采用麦克斯-波尔兹曼分布的星座概率映射方式映射成具有不同概率分布的16QAM信号，将该16QAM信号发送到调制器上；

步骤二：调制器将不同概率分布的信号调制到激光器产生的波长为1550nm的光波上，再分别经过空间模式为LP01，LP11a，LP11b的光纤进行传输实现模分复用，最后生成多路不同的信号经过扇入器件实现空分复用，完成发送端信息进入少模多芯光纤中传输到接收端；

步骤三：接收端通过空分模分复用器进行解复用，将光信号分解为多路信号，然后发送到光电探测器进行探测，将光信号转换为电信号得到多路16QAM符号，并对转换后的16QAM符号进行色散补偿来降低模间耦合；

步骤四：将16QAM信号在MIMO均衡器中应用自适应步长均衡算法进行不同概率的MIMO均衡处理，来进行补偿模式耦合和模态延迟；

步骤五：最后进行相应的概率成型星座解映射以及数字信号处理器处理得到初始比特数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于少模多芯光纤的光子概率成型信号传输方法，其特征在于：所述步骤一具体为：采用符合麦克斯-玻尔兹曼分布的星座概率映射方式，让编码、映射之后的16QAM各符号出现的概率符合预设我们预设的概率分布：

即星座映射图上星座映射图上由内而外的星座点的概率分别为A、B、C；其中：P_ΔX(x_i)为第x_i个星座点出现的概率，v为缩放因子，不同的v对应不同的概率分布，M表示调制阶数，然后将经过概率整形得到的信号发送到调制器上进行调制。

3.根据权利要求1所述的一种基于少模多芯光纤的光子概率成型信号传输方法，其特征在于：所述步骤二具体为：调制器将16QAM符号调制到激光器发射的激光上，然后通过模式转换器的空间相位板实现激光的空间相位分布变换，以此将单模光纤之中传输的基模LP₀₁转换为高阶模LP_11a和LP_11b来承载不同的信息，然后将各路模式信号通过模式复用器耦合进入多模光纤链路中传输。

4.根据权利要求1所述的一种基于少模多芯光纤的光子概率成型信号传输方法，其特征在于：所述步骤三具体为：接收端将光波信号分解为多路并行的信号，然后通过模式解复用器进行多个模式的滤波和选择后，发送到光电探测器进行探测，将光信号转换为电信号得到多路16QAM信号，并对转换后的16QAM信号进行色散补偿来降低模间耦合。

5.根据权利要求1所述的一种基于少模多芯光纤的光子概率成型信号传输方法，其特征在于：所述步骤四具体为：将多路16QAM信号在MIMO均衡器中应用自适应步长均衡算法进行不同概率的MIMO均衡处理，来进行补偿模式耦合和模态延迟：

(1)初始化：w(0)＝[1,0,...,0]_1×L,P(0)＝Φ(0)^-1＝δ^-1I_L×L

其中w为长为L的抽头向量，Φ为输入自相关矩阵，δ为正则化系数；

(2)对于k＝1,...,n，计算更新步骤如下：

步长计算：是滤波器的输入；

其中：c为常数，μ为步长因子；

滤波器输出：u(k)＝y(k)y^H(k)w(k-1)，y(k)是滤波器上一级输出；

增益向量为：z(k)＝u(k)^HP(k-1)，λ为加权因子；

输入数据相关矩阵的逆：

误差信号：e(k)＝1-w^H(k-1)u(k)

更新抽头：w(k)＝w(k-1)+μ(k)*g(k)*e(k)

(3)迭代(2)中的计算过程，直至误差收敛。

6.根据权利要求1所述的一种基于少模多芯光纤的光子概率成型信号传输方法，其特征在于：所述步骤五具体为：数据经过MIMO均衡处理后对信号进行采样判决，然后接收端对于对发射端的三种不同概率分布的信号进行解映射，根据概率成型星座映射方式以及相应的映射规则，将非均匀十六点方形星座图中各个星座点解映射得到比特数据，然后经过数字信号处理器得到原始比特数据。