本发明涉及光通信，尤其涉及一种基于概率整形的光信号调制、解调方法及传输系统。
背景技术：
1、随着新兴网络服务的出现，短距离数据流量的传输需求呈爆炸性增长。传统的直调直检系统受到带宽和频谱效率的限制，因此需要具有高阶调制格式的相干检测系统。自零差相干检测(shcd)系统有望在未来的短距离光链路中实现更高的传输速率。
2、在shcd系统中需要一个额外的信道来传输光导频，光导频作为远程本振传输至接收端，能够降低收发功耗和降低对数字信号处理的要求，实现了高容量和高功率效率。但光导频的引入会导致频谱效率的降低，基于概率整形的超高阶调制技术可以缓解光导频传输引起的频谱效率下降，但是随着调制格式阶数的增加，最小欧几里得距离减小，系统抗噪能力降低。因此需要一种新的调制格式和光信号传输系统以解决频谱效率降低的问题，同时提升系统性能。
技术实现思路
1、鉴于此，本发明实施例提供了一种基于概率整形的光信号调制、解调方法及传输系统，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。
2、本发明的第一方面提供了一种基于概率整形的光信号调制方法，该方法包括以下步骤：
3、将输入的预设数量路径中单个路径的比特序列信息分为第一比特序列和第二比特序列，将所述第一比特序列根据预设分布匹配规则映射为正半振幅脉冲信号；
4、将所述正半振幅脉冲信号解映射为二进制反射格雷码序列，将所述二进制反射格雷码序列与所述第二比特序列结合后进行前向纠错编码产生奇偶校验位，将所述奇偶校验位与所述第二比特序列结合产生第三比特序列；
5、将所述第三比特序列转换为二进制相移键控信号，所述二进制相移键控信号与所述正半振幅脉冲信号相乘产生正振幅脉冲信号；
6、将所述预设数量路径中产生的第一路径和第二路径产生的所述正振幅脉冲信号结合为第一正交振幅调制信号；将所述预设数量路径中除所述第一路径和所述第二路径之外的其他路径产生的正振幅脉冲信号根据所述第一正交振幅调制信号的子族约束进行幅度平移调制，产生多个幅度调制信号及其对应的多维校验位信号；将多个幅度调制信号结合为多个第二正交振幅调制信号，将所述第一正交振幅调制信号和多个第二正交振幅调制信号组合形成多维调制信号；
7、将所述多维校验位信号映射为一维校验信号，将所述一维校验信号与导频信号合束形成混合信号；
8、向接收端发送所述多维调制信号与所述混合信号。
9、在本发明的一些实施例中，将所述预设数量路径中除所述第一路径和所述第二路径之外的其他路径产生的正振幅脉冲信号根据所述第一正交振幅调制信号的子族约束进行幅度平移调制，包括：根据所述根据所述第一正交振幅调制信号星座图生成对应的空间填充曲线，根据所述对应的空间填充曲线选择亚族划分规则以形成所述子族约束，确定所述预设数量路径中除所述第一路径和所述第二路径之外的其他路径产生的正振幅脉冲信号与所述子族约束是否一致，若不一致则将该正振幅脉冲信号向前平移至相邻信号点。
10、在本发明的一些实施例中，所述光信号调制方法还包括：将所述预设数量路径中除所述第一路径和所述第二路径之外的其他路径产生的正振幅脉冲信号根据所述第一正交振幅调制信号的子族约束进行幅度平移调制之后，降低每个幅度调制信号的幅值至预设幅值以消除所述幅度调制信号中的直流分量。
11、本发明的第二方面提供了一种基于概率整形的光信号解调方法，该方法包括以下步骤：
12、接收来自发送端的多维调制信号与混合信号，将所述混合信号分束为导频信号和一维校验信号；
13、将所述导频信号与所述多维调制信号进行相干解调得到多维解调信号；
14、将所述多维解调信号和所述一维校验信号经过数字信号处理进行去噪后，将所述一维校验信号解映射为多维校验信号，利用所述多维校验信号对所述多维解调信号进行判决译码，输出第三比特序列；
15、将所述第三比特序列进行前向纠错解码输出二进制反射格雷码序列和第二比特序列；将所述二进制反射格雷码序列映射为正半振幅脉冲信号，将所述正半振幅脉冲信号根据预设解分布匹配规则转换为第一比特序列；所述第一比特序列和所述第二比特序列为光信号解调结果。
16、在本发明的一些实施例中，所述判决译码包括软判决或硬判决。
17、在本发明的一些实施例中，所述软判决包括：对所述多维解调信号中每个比特位计算对数似然比，以逐位解码的方式进行判决译码。
18、在本发明的一些实施例中，所述硬判决包括：将所述多维解调信号经过硬解码、逆幅度平移和解映射处理进行判决译码。
19、本发明的第三方面提供了一种基于概率整形的光信号传输系统，该系统包括：
20、发射端，包括：分布匹配器，用于将第一比特序列根据预设分布匹配规则映射为正半振幅脉冲信号；解映射器，用于将所述正半振幅脉冲信号解映射为二进制反射格雷码序列；前向纠错编码器，用于将所述二进制反射格雷码序列与第二比特序列结合后进行前向纠错编码产生奇偶校验位；二进制相移键控映射器，用于将所述奇偶校验位与所述第二比特序列结合产生的第三比特序列转换为二进制相移键控信号；幅度平移模块，用于将预设数量路径中第一路径和第二路径产生的正振幅脉冲信号结合为第一正交振幅调制信号；将所述预设数量路径中除所述第一路径和所述第二路径之外的其他路径产生的正振幅脉冲信号根据所述第一正交振幅调制信号的子族约束进行幅度平移调制，产生多个幅度调制信号及其对应的多维校验位信号；将多个幅度调制信号结合为多个第二正交振幅调制信号，将所述第一正交振幅调制信号和多个第二正交振幅调制信号组合形成多维调制信号；校验位映射器，用于将所述多维校验位信号映射为一维校验信号；合束器，用于将所述一维校验信号与导频信号合束形成混合信号；
21、接收端，包括：相干接收机，用于将导频信号与多维调制信号进行相干解调得到多维解调信号；分束器，用于将混合信号分束为导频信号和一维校验信号；数字信号处理器，用于将所述多维解调信号和所述一维校验信号进行去噪；校验位解映射器，用于将所述一维校验位信号解映射为多维校验信号；多维判决器，用于利用所述多维校验信号对所述多维解调信号进行判决译码，输出第三比特序列；前向纠错解码器，用于将所述第三比特序列进行前向纠错解码输出二进制反射格雷码序列和第二比特序列；映射器，用于将所述二进制反射格雷码序列映射为正半振幅脉冲信号；解分布匹配器，用于将所述正半振幅脉冲信号根据预设解分布匹配规则转换为第一比特序列。
22、本发明的第四方面提供了一种电子设备，包括处理器、存储器及存储在存储器上的计算机指令，所述处理器用于执行所述计算机指令，当所述计算机指令被执行时该设备实现如前所述方法的步骤。
23、本发明的第四方面提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述中任一项所述方法的步骤。
24、本发明提出的基于概率整形的光信号调制、解调方法及传输系统，采用了空分复用信道利用信道的多空间分别传输导频信号和调制信号，缓解了光导频传输引起的频谱效率下降问题，新的信号调制方法和对应的解调方法扩展了信号星座的最小欧几里得距离，提高系统的抗噪声性能和误码率性能。
25、本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在说明书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。
26、本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。
1.一种基于概率整形的光信号调制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于概率整形的光信号调制方法，其特征在于，将所述预设数量路径中除所述第一路径和所述第二路径之外的其他路径产生的正振幅脉冲信号根据所述第一正交振幅调制信号的子族约束进行幅度平移调制，包括：根据所述第一正交振幅调制信号星座图生成对应的空间填充曲线，根据所述对应的空间填充曲线选择亚族划分规则以形成所述子族约束，确定所述预设数量路径中除所述第一路径和所述第二路径之外的其他路径产生的正振幅脉冲信号与所述子族约束是否一致，若不一致则将该正振幅脉冲信号向前平移至相邻信号点。
3.根据权利要求1所述的基于概率整形的光信号调制方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述预设数量路径中除所述第一路径和所述第二路径之外的其他路径产生的正振幅脉冲信号根据所述第一正交振幅调制信号的子族约束进行幅度平移调制之后，降低每个幅度调制信号的幅值至预设幅值以消除所述幅度调制信号中的直流分量。
4.一种基于概率整形的光信号解调方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的基于概率整形的光信号解调方法，其特征在于，所述判决译码包括软判决或硬判决。
6.根据权利要求5所述的基于概率整形的光信号解调方法，其特征在于，所述软判决包括：对所述多维解调信号中每个比特位计算对数似然比，以逐位解码的方式进行判决译码。
7.根据权利要求5所述的基于概率整形的光信号解调方法，其特征在于，所述硬判决包括：将所述多维解调信号经过硬解码、逆幅度平移和解映射处理进行判决译码。
8.一种基于概率整形的光信号传输系统，其特征在于，该系统包括：
9.一种电子设备，包括处理器、存储器及存储在存储器上的计算机指令，其特征在于，所述处理器用于执行所述计算机指令，当所述计算机指令被执行时该设备实现如权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
