技术摘要：
本发明提供了一种基于极化交织的光通信系统。包括：极化码编码器、极化交织器、极化映射器、多维光调制器、多维光解调器、极化解映射器、极化解交织器和极化码译码器。极化交织器，用于对接收到的序列进行交织变换处理，交织变换后的信号中的比特序列分为多组，每组对  全部
背景技术：
随着社会信息化的迅猛发展和宽带新业务的不断涌现，对现代通信网络  体系规 模、传输容量及通信速率的需求也在成倍增长。基于高阶调制、相干  检测和数字信号处理 技术的相干光通信系统因其高速率、高容量、高带宽等  优势，成为下一代高速光通信的研 究热点。但随着传输速率和传输距离的不 断增加，对光信噪比(optical  signal  to  noise  ratio,OSNR)、色散以及  光纤非线性的要求越来越严格，为减轻上述因素对高速光纤通信 的影响，在  光纤通信信号中引入前向纠错编码(Forword  Error  Correcting,FEC)技术  是 非常有效的方法之一。 前向纠错编码技术通过在信号中加入少量的冗余信息来发现并纠正光传  输过程 中由色散和非线性等原因引起的误码，降低光链路中色散和非线性等  因素对传输系统性 能的影响，牺牲信号的传输速率来降低接收端的光信噪比  (OSNR)容限，从而获得编码增 益，降低误码率，提高通信系统的可靠性。 目前，现有技术中应用于光通信的前向纠错编码是低密度奇偶校验码  (Low  Density  Parity  Check  Codes,LDPC)。该编码的缺点为：编码复杂  度高，硬件资源需求大 且存在错误平层。 现有的偏振复用光通信系统并未将两个偏振方向进行统一编码调制处理  ，并且 没有利用极化现象进行极化编码调制，因此性能较差，对偏振模色散  及非线性等系统损伤 容忍度差。
技术实现要素：
本发明的实施例提供了一种基于极化交织的光通信系统，以克服现有技  术的问 题。 为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。 一种基于极化交织的光通信系统，包括：极化码编码器、极化交织器、  极化映射器 和多维光调制器； 所述的极化码编码器，用于对传输信息比特进行编码，并将编码后的序  列传输给 极化交织器； 所述的极化交织器，用于对接收到的序列进行交织变换处理，将交织变  换后的信 号传输给极化映射器，所述交织变换后的信号中的比特序列分为多 组，每组对应的比特数 为2的指数次方，每组对应一个符号的比特序列；经  过极化交织后的光通信系统包含2的指 数次幂个抽像的二进制信道，其中容  量大的二进制信道比容量小的二进制信道传输更多 的信息比特； 所述的极化映射器，用于对接收到的极化交织后的信号按照指定格雷码  的形式 5 CN 111600679 A 说　明　书 2/8 页 进行映射，得到待传输的符号序列； 多维光调制器，用于将待传输的符号序列通过偏振复用相干光调制器调制  成能 够在光纤中传输的光信号。 优选地，所述的系统还包括： 多维光解调器，用于对接收到的光信号由多维光软解调器进行解调制处  理，得到 光信号的似然向量，将似然向量传输给极化解映射器； 极化解映射器，用于根据多维光解调器输出的似然向量计算出比特序列  的符号 比特似然比LLR值，将比特序列的LLR值传输给极化解交织器； 极化解交织器，用于对极化解映射器输出的比特序列的LLR值进行解交织  ，将解 交织后的序列传输给极化码译码器； 极化码译码器，用于对极化解交织器输出的序列进行译码处理，得到接 收端接收 到的信息比特。 优选地，所述的极化码编码器，具体用于设待编码的信息流a(n)长度为N  ，确定极 化编码器中的信息流a(n)的冻结位与信息位的位置，将K比特信息放  入信息流a(n)中的信 息位，冻结位置0，使用极化码编码器对a(n)进行编码， 并输出编码后的序列b(n)给极化交 织器。 优选地，所述的极化交织器，用于当经过极化交织后的光通信系统包含2  个抽像 的二进制信道，并且应用于DP-16QAMM时，将相干光通信系统划分成两  个二进制信道W1和 W2，W1、W2分别对应X偏振方向和Y偏振方向，对编码后的  序列b(n)进行交织变换处理，将交 织变换后的信号通过信道W1和W2传输给极化 映射器，设W1传输K1比特的信号，W2传输K2比 特的信号，如果W1的容量大  于W2，则K1>K2； 经过交织后的比特序列每8个一组，每组对应一个符号的比特序列，设第  i组8个 比特为(IX1 ,IX2 ,QX1 ,QX2 ,IY1 ,IY2 ,QY1 ,QY2)，其中，(IXk，QXk  )代表X偏振方向上的比特， (IYk，QYk)代表Y偏振方向上的比特，k＝1,2； 这8个比特与序列b(n)中的8个比特之间的具体对应关系为： 其中：1<＝i<＝8，公式(1)(2)表示了X偏振的比特对应规则，公式(3)(4)  表示了Y 偏振的比特对应规则，k＝1,2表示信道W1和信道W2。 优选地，所述的极化映射器，具体用于DP-16QAM时，将经过交织后的比特  序列 (IX1,IX2,QX1,QX2,IY1,IY2,QY1,QY2)按照极化映射的方式，通过极  化映射器映射成符号序 列s(i)，符号序列s(i)的长度为N/8，极化映射器采用  如下的格雷编码形式： 设比特(IX1,IX2,QX1,QX2)所对应的十进制数值为ix，(IY1,IY2,QY1,  QY2)所对应的 6 CN 111600679 A 说　明　书 3/8 页 十进制数值为iy，该组比特所对应的符号为： s(i)＝(re(A(ix)) ,im(A(ix)) ,re(A(iy)) ,im(A(iy))) 其中，A为一复序列，其值为[-3 3i,-3 1i,-1 3i,-1 1i,-  3–3i,-3–1i,-1–3i,- 1–1i,3 3i,3 1i,1 3i,1   1i,3–3i,3–1i,1–3i,1–1i]。 优选地，所述的极化映射器，具体用于利用符号序列将信息同时加载于  光的多个 维度上，所述光的多个维度包括光场的相位、偏振、幅度和角动 量。 优选地，所述的多维光解调器，用于对接收到的光信号由多维软解调器进  行解调 制处理。若用于DP-16QAM时，设接收值r(i)的X偏振方向的复数值为  rX(i)，Y偏振方向复数 值rY(i)，则似然向量LV(i,m)代表假如发送端发送了  第m个符号，接收端第i个接收值的似 然值，其计算公式如下： LV(i,m)＝-(abs(rX(i)–A(floor(m/16)))2 abs(rY(i)–  A(mod(m,16)))2)/(2σ2)    (5) 其中，mod(m,16)表示m对16取余，floor( )代表向0取整，m是[0,255] 中的整数，σ 是噪声功率，似然向量LV(i,m)体现了两个偏振上的信号。 优选地，所述的极化解映射器，用于根据多维光解调器的输出LV(i,m)计  算出比 特序列的LLR值LB(i,j)，LB(i,j)代表第i个接收值第j位的似然比； 上式中， 代表整数集合[0,255]的一个子集，假定有一个整数为m，其  对应的二 进制数值为mb，如果mb的第j位的为0，则m属于 代表整数集  合[0,255]的一个子 集，假定有一个整数为m，其对应的二进制数值为mb，如 果mb的第j位的为1，则m属于 优选地，所述的极化解交织器，用于对极化解映射器的输出LB(i,j)进行  解交织， 设解交织后的LLR序列为L(n)，L(n)的计算方式如下： 其中：k＝1,2,1<＝i<＝8。 优选地，所述的系统还包括： 极化码译码器，用于对极化解交织器输出的L(n)值进行译码处理，得到  接收端接 收到的信息比特。 由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例提出了  新的比 7 CN 111600679 A 说　明　书 4/8 页 特交织方案，降低了高阶调制比特不平衡特性对极化码信道极化特性 的影响，更大程度地 逼近信道容量上限，提高了在偏振复用光通信系统中极 化码编码性能，提升了编码增益。 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的  描述中 变得明显，或通过本发明的实践了解到。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所  需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发  明的一些实施例，对 于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前  提下，还可以根据这些附图获得其 他的附图。 图1为本发明实施例提供的一种基于极化交织的光通信系统的工作过程 示意图。