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χ表示星座点与坐标原点间欧氏距离的集合;参数v表示概率成型因子,不同的v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;Av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所述的一种基于类蜂巢区域判决的信号调制解调方法及装置,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所述的一种基于类蜂巢区域判决的信号调制解调方法及装置,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dmin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所述的一种基于类蜂巢区域判决的信号调制解调方法及装置,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dmin,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所述的一种基于类蜂巢区域判决的信号调制解调方法及装置,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dmin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dmin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所述的一种基于类蜂巢区域判决的信号调制解调方法及装置,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。