基于石墨烯结构星座的子标签无载波幅度相位调制方法技术

本发明专利技术公开了基于石墨烯结构星座的子标签无载波幅度相位调制方法，属于光通信技术领域，本发明专利技术首先以最大化CFM为原则来设计星座图，设计了基于石墨烯晶体结构的新型星座图来实现几何成型，与传统方形星座图、星型星座图相比，以正六边形作为最小基元的石墨烯晶体结构星座图可在最小欧氏距离固定的条件下，让星座点尽可能向内部聚集，可有效降低星座图平均能量，提升CFM获得几何整形增益。同时将基于石墨烯晶体结构的星座图与子标签方法结合实现概率成型，优化星座点的概率分布，进一步降低星座的平均能量，增大星座的CFM，获得概率整形增益。增益。增益。

【技术实现步骤摘要】
基于石墨烯结构星座的子标签无载波幅度相位调制方法


[0001]本专利技术属于光通信
，具体涉及基于石墨烯结构星座的子标签无载波幅度相位调制方法。

技术介绍

[0002]当今社会，因为5G等各种高速通信技术的迅猛发展，传统的通信技术已经逐渐难以满足人们的需求，所以光通信系统容量的提升与技术升级迫在眉睫。为了提高光接入网络的性能，信息调制格式必须要方便识别与解调，光网络结构也需要简易高效。
[0003]近些年来，由于强度调制直接检测（IM/DD）方法具有系统架构简单、成本低、操作简便的优点，使得业界掀起了基于IM/DD方法调制格式研究的风潮。在众多可能的调制格式中，无载波幅度相位（CAP）调制方法由于频谱效率高，系统简单低耗，全数字化信号处理等优点脱颖而出，在高速光通信系统取得了广泛的应用。且CAP调制通过增加成型滤波器的个数，可以实现更高维度的调制，并且因为CAP调制是一种全数字化的调制方法，无需有源器件支持，所以可以在无源光网络系统中得到充分应用，体现了较好的灵活性和可拓展性，成为一种极具潜力的调制格式。
[0004]关于如何提高通信系统的传输速率，目前两种有效的方法几何成型与概率成型广受关注。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术的目的在于提供基于石墨烯结构星座的子标签无载波幅度相位调制方法，采用石墨烯晶体结构设计了新型星座图，并将其与子标签法相结合，实现几何成型与概率成型相结合以提升系统性能。
[0006]技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：基于石墨烯结构星座的子标签无载波幅度相位调制方法，包括如下步骤：1）以最大化CFM为原则来设计星座图，把石墨烯晶体几何结构应用为二维星座，石墨烯晶体的最小基元为正六边形，保证任意相邻的星座点之间的距离相等；2）将基于石墨烯晶体结构的星座图与子标签方法结合实现概率成型，优化星座点的概率分布，进一步降低星座的平均能量，增大星座的CFM，获得概率整形增益。
[0007]进一步地，所述的步骤1）具体为：1.1）首先将输入的原始的二进制数据串进行串并转换；1.2）然后进入几何成型概率成型单元，通过设计石墨烯晶体结构星座进行几何成型。
[0008]进一步地，所述的步骤2）具体为：2.1）使用子标签法减少符号点的数量同时实现概率成型；2.2）进行星座图映射，将并行二进制数据串映射进星座图得到符号点信息；2.3）再进入上采样单元，通过插零法降低符号间干扰，且匹配滤波器采样率；
2.4）上采样后将两路正交的信号分别输入同相滤波器与正交滤波器中进行滤波成型；2.5）最后将同相与正交信息相加完成PS
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CAP
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24调制。
[0009]进一步地，所述的步骤1.1）具体为：调制开始首先将原始的单路二进制比特序列经过串并转化为I、Q两路并行信号，然后再将两路信号进行映射。
[0010]进一步地，所述的步骤1.2）具体为：首先需要确定星座图中相邻星座点的最小欧氏距离，然后以最小欧氏距离为边长构造中心基元正六边形，中心基元六边形作为星座图第一层，接下来以正六边形的边长作为最小欧氏距离、以第一层正六边形为中心向外层拓展延伸设计二维星座图，拓展方法是再以中心正六边形的每个边长为边分别向外拓展第2层、第3层、第N层正六边形，最终形成了石墨烯晶体结构式星座图，这样保证星座图中任意相邻星座点之间的距离为最小欧氏距离，在固定最小欧氏距离的情况下使得星座点尽可能地向星座内部聚集，尽可能减少星座图空白区域，实现星座平均能量的最小化，使得星座的CFM值更大。
[0011]进一步地，所述的步骤2.1）中，具体为通过子标签法将原本用于传输信息的32个符号点减少到24个符号点，使原本概率相等的32个符号点变化为概率不等的24个符号点，实现概率成型。
[0012]进一步地，所述的步骤2.2）具体为，进行星座映射时，把经过串并转化的原始二进制数据映射进上述几何成型与概率成型后的石墨烯晶体结构星座中，将原始信息转变为星座点对应的符号信息，用于之后CAP调制。
[0013]进一步地，所述的步骤2.3）具体为，对步骤2.2）得到的符号信息进行N倍上采样，使信号在频谱上N倍延拓，降低传输时符号间串扰，具体实现方法是内插法，即在符号信息串中内插0，通过上采样降低码间串扰，提升信息传输性能。
[0014]进一步地，所述的步骤2.4）具体为，作用于上采样后输出的I、Q两路符号信息，每个波形的波峰都对应另一个波形的幅值零点位置，显然两个波形是相互正交的。
[0015]进一步地，所述的步骤2.5）具体为，经过同相、正交滤波器之后生成的两路并行信号在一个加法器单元的作用下合成一路信号，调制完成得到PS
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CAP
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24信号。
[0016]专利技术原理：几何成型主要是通过优化或者设计星座图来实现的，过程中需要保持每个星座点的概率相同，通过尽可能的提升星座点间最小欧氏距离，从而提升星座图的品质因子（CFM），进而获得增益。而概率成型不改变星座图的形状，保持星座点之间的最小欧氏距离不变，通过改变每个星座点的传输概率，即增加内部能量较小星座点的传输概率、降低外部能量较大星座点的传输概率，从而降低平均能量，提升星座图的品质因子，获得增益。通过将概率成型和几何成型相结合可更大程度提升系统性能。
[0017]本专利技术设计了基于石墨烯晶体结构的新型二维星座图，并将其与子标签概率整形方法结合使用。本专利技术首先以最大化CFM为原则来设计星座图，设计了基于石墨烯晶体结构的新型星座图来实现几何成型，与传统方形星座图、星型星座图相比，以正六边形作为最小基元的石墨烯晶体结构星座图可在最小欧氏距离固定的条件下，让星座点尽可能向内部聚集，可有效降低星座图平均能量，提升CFM，获得几何整形增益。同时将基于石墨烯晶体结构的星座图与子标签方法结合实现概率成型，优化星座点的概率分布，进一步降低星座的平均能量，增大星座的CFM，获得概率整形增益。本专利技术的主要技术方案就是采用石墨烯晶体
结构设计了新型星座图，并将其与子标签法相结合，实现几何成型与概率成型相结合以提升系统性能。除此之外，由于石墨烯晶体几何结构在二维空间上的可无限延伸性，基于本专利技术技术方案的几何成型与概率成型也可用于更高阶调制格式中，为未来更高阶调制方案提供了新思路。
[0018]有益效果：与现有技术相比，本专利技术的基于石墨烯结构星座的子标签无载波幅度相位调制方法，在最大化CFM的原则下，提出并设计了基于石墨烯晶体结构的二维星座图，用于有效提升星座图的空间几何优势，同时结合子标签概率成形方法，高效提升了星座的CFM，使整个系统获得优良的传输性能。本专利技术将几何成型与概率成型相结合，提出了一种基于石墨烯晶体结构星座设计的二维子标签无载波幅度相位调制方法用于光通信。本专利技术把石墨烯晶体几何结构应用为二维星座，石墨烯晶体的最小基元为正六边形，可保证任意相邻的星座点之间的距离相等，便于在固定最小欧氏距离的情况下，使得星座点尽可能向内部聚集，降低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于石墨烯结构星座的子标签无载波幅度相位调制方法，其特征在于：包括如下步骤：1）以最大化CFM为原则来设计星座图，把石墨烯晶体几何结构应用为二维星座，石墨烯晶体的最小基元为正六边形，保证任意相邻的星座点之间的距离相等；2）将基于石墨烯晶体结构的星座图与子标签方法结合实现概率成型，优化星座点的概率分布，进一步降低星座的平均能量，增大星座的CFM，获得概率整形增益。2.根据权利要求1所述的基于石墨烯结构星座的子标签无载波幅度相位调制方法，其特征在于：所述的步骤1）具体为：1.1）首先将输入的原始的二进制数据串进行串并转换；1.2）然后进入几何成型概率成型单元，通过设计石墨烯晶体结构星座进行几何成型。3.根据权利要求1所述的基于石墨烯结构星座的子标签无载波幅度相位调制方法，其特征在于：所述的步骤2）具体为：2.1）使用子标签法减少符号点的数量同时实现概率成型；2.2）进行星座图映射，将并行二进制数据串映射进星座图得到符号点信息；2.3）再进入上采样单元，通过插零法降低符号间干扰，且匹配滤波器采样率；2.4）上采样后将两路正交的信号分别输入同相滤波器与正交滤波器中进行滤波成型；2.5）最后将同相与正交信息相加完成PS
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CAP
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24调制。4.据权利要求2所述的基于石墨烯结构星座的子标签无载波幅度相位调制方法，其特征在于：所述的步骤1.1）具体为：调制开始首先将原始的单路二进制比特序列经过串并转化为I、Q两路并行信号，然后再将两路信号进行映射。5.据权利要求2所述的基于石墨烯结构星座的子标签无载波幅度相位调制方法，其特征在于：所述的步骤1.2）具体为：首先需要确定星座图中相邻星座点的最小欧氏距离，然后以最小欧氏距离为边长构造中心基元正六边形，中心基元六边形作为星座图第一层，接下来以正六边形的边...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘博，忻向军，任建新，毛雅亚，万艺斌，王瑞春，沈磊，吴泳锋，孙婷婷，赵立龙，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：