，相比基于Leech网格(24D中已知最密的网格)的球形切割的12比特24D星座图，12b-24D-GCHC具有优越的性能。12b_24D Leech相比于DP-QPSK的性能增益在10 3的BER处为2.8dB，在10 2的BER处为1.6dB。这意味着，针对这样的高维调制的标记和填充的优化是困难的，我们的具有线性代码的超立方体网格可以解决其困难。
[0026]图4示出了在具有95%的每跨度内联(inline)色散补偿的情况下，具有10 3的目标BER的50跨度传输链路的跨度损耗预算，并且图5为无内联色散补偿的情况。
[0027]使用单奇偶校验编码的超立方体的8D调制
[0028]另一个实施方式使用单一的奇偶检验码，以增加8D超立方体网格调制的汉明距离。通过分组编码器将7比特数据编码，以生成8比特编码字。每维度通过BPSK调制各个比特，并然后将8维BPSK映射到4D光载波。解码器过程与前述实施方式相同。8D调制的好处是在编码器和解码器二者中都较低的复杂度。
[0029]使用准完备分组码的高维超立方体网格调制
[0030]另一个实施方式使用准完备分组码，其针对目标数据率和维度提供了超立方体网格上的最大可能的汉明距离。准完备分组码包括线性和非线性码，或准完备码的组合。使用超立方体网格，汉明距离的增加可导致欧几里得距离的增加。高维网格调制可实现针对经受线性和非线性噪声的信号的更好的解码。
[0031]在另选实施方式中，我们使用最密的超球网格将星座图映射到4D光载波。分组码通过贪婪(greedy)球形切割被设计成在高维晶格点上顺序地选择最接近的点。
[0032]将高维网格星座图映射到光载波上
[0033]为了映射高维网格星座图，可以使用图6A所示的方法外的其它映射方法。作为其它实施方式，图6B和图6C中不出了不例映射。图6B具有的好处是，每个偏振信号都成为独立的，并因此，更有效地抵抗不期望的偏振偏度(skewness)。图6C的优点在于无需精确的4D信号发生器。
[0034]在另一个实施方式中，诸如不同的频域子载波、波长、不同的纤芯和空间模式的其它正交基可被用于映射多维星座图。星座图可表示按照诸如正交幅度调制(QAM)和相移键控(PSK)的调制方案调制的数据。星座图将数据表示为采样时刻处复平面中的多维散布图。
[0035]具有12个空间和偏振模式的24D信道上的光通信的空分复用也适用于24D的格雷码调制。该优选实施方式中，我们适时使用包括六个连续4D符号的24D基底。其它可能的映射在线性领域具有类似的性能。
[0036]标记优化以最小化BER
[0037]尽管无法确保最小化BER，但分组编码网格调制可以最大化多个比特上的最小欧几里得距离。在本发明中，成对错误概率矩阵的特征值分解被用于在目标信噪比(SNR)最小化BER的联合界。该方法首先确定所有可能的网格星座图之间的成对错误概率。使用曲线频谱技术，只有少数主导特征向量可以通过非负矩阵(即，成对错误概率表)的特征值分解来获得。该特征向量可以按照其符号来分割比特标记。在本征集分割后，模拟退火(SA)被用于提炼标记以最小化BER。
[0038]针对高维网格调制的FEC优化
[0039]本发明的方法针对不同的调制使用不同的FEC码。使用LDPC码的外部信息转移(EXIT)图分析，可针对不同的高维调制来优化边度分布(edge distribut1n)。本发明使用用于实际有限的迭代解码的交互信息轨迹，而不是常规地拟合EXIT曲线。在一个实施方式中，FEC码可具有与诸如BCH和Reed-Solomon (RS)码的另一个代数码级联的LDPC码。LDPC优化直接考虑代数码的纠错能力来设计度分布(degree distribut1n)。这种改变可通过排除在高SNR领域处的EXIT曲线收敛的约束来增强性能。
[0040]为了进一步提高性能，一个实施方式从FEC编码器将软判决信息135反馈至短分组编码调制解码器。该turbo迭代可以减少剩余的错误，尽管可能增加复杂性。
【主权项】
1.一种对数据进行调制以进行光通信的方法，该方法包括: 使用前向纠错(FEC)编码器对所述数据进行编码以产生编码数据； 使用分组编码器对所述编码数据进行编码以产生分组编码数据，使得表示所述分组编码数据的星座点之间的汉明距离增大； 按照使得所述星座点之间的欧几里得距离增大的方式映射所述分组编码数据以产生映射数据；以及 在发射器中将所述映射数据调制成用于光信道的调制信号。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分组编码器使用准完备码。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述准完备码是从由线性码、非线性码、用于24维(24D)超立方体的扩展格雷码、用于8D超立方体网格的单奇偶校验码以及它们的组合构成的组中选择的。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分组编码器使用按照用于超球网格的贪婪球形切割设计的非线性码。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分组编码器将码字分配给所述星座点，以通过基于本征集分割和模拟退火的标记优化将比特误码率(BER)减到最小。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述映射使用包括偏振、相位、时间、频率、波长、空间模式以及纤芯的多个正交基的任意组合。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述调制包括基于最密的高维网格填充的超立方体网格或超球网格。8.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括: 在接收器中对所述调制信号进行解调、解映射、分组解码以及FEC解码以恢复所述数据。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述分组解码使用最大似然判决或最大后验判决，以向所述FEC解码馈送软判决信息。10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述解码基于相关度量计算、置信传播或球形解码。11.根据权利要求8所述的方法，其中，来自所述FEC解码的软判决信息被用于细化所述分组解码。12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述FEC编码器使用低密度奇偶校验(LDPC)码、重复累积码或turbo码作为容量逼近型纠错码。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述LDPC码使用具有交互信息轨迹的高维网格调制的外部信息转移(EXIT)图分析。14.根据权利要求1所述的方法，其中，FEC码使用低密度奇偶校验(LDPC)码和代数码的级联。15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述代数码是Reed-Solomon(RS)码、Reed-Muller (RM)码或 Bose-Chaudhur1-Hocquenghem(BCH)码。16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述汉明距离与立方网格上的所述欧几里得距离的平方成线性正比。17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述立方网格是所述网格的各个维度上的二进制相移键控(BPSK)的基本星座图。18.—种对数据进行调制以进行光通信的系统，该系统包括: 前向纠错(FEC)编码器，该FEC编码器被配置成从所述数据产生编码数据； 分组编码器，该分组编码器被配置成产生分组编码数据，使得表示所述分组编码数据的星座点之间的汉明距离增大； 映射器，该映射器被配置成按照使得所述星座点之间的欧几里得距离增大的方式从所述分组编码数据产生映射数据； 发射器，该发射器被配置成将所述映射数据调制成用于光信道的调制信号。19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述光信道包括相干光纤、非相干光纤或自由空间光波介质。20.根据权利要求18所述的系统，其中，从由密集波分复用(WDM)、多模式空间复用、多芯空间复用、子载波信令、单载波信令以及它们的组合构成的组中选择传输。
【专利摘要】一种对数据进行调制以进行光通信的方法，该方法通过首先使用前向纠错(FEC)编码器编码数据以产生编码数据，使用分组编码器编码该编码数据以产生分组编码数据，使得表示该分组编码数据的码字之间的汉明距离增大。按照使得星座点之间的欧几里得距离增大的方式映射分组编码数据被以产生映射数据。然后，在发射器中调制该映射数据，以产生用于光信道的调制信号。
【IPC分类】H03M13/29, H03M13/25, H04L1/00
【公开号】CN105308867
【申请号】CN201480035056
【发明人】秋浓俊昭, A·克尼亚瑟夫, D·S·米勒
【申请人】三菱电机株式会社
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2014年6月12日
【公告号】EP3011695A1, US9112653, US20140376925, WO2014203947A1