本发明属于光传输领域，具体涉及一种基于极化码内嵌不规则qc-ldpc级联tcm编译码的光传输方法、装置及系统。
背景技术：
1、伴随物联网、虚拟现实、云计算、区块链等技术的发展，导致通信数据流量需求快速增长。由于近年来光纤通信系统传输容量的增速缓慢，已远远不能满足急剧增长的传输容量需求。在有限的带宽下，编码调制技术通过高阶调制和可靠编码能够有效地提升信道频谱效率，成为改善光纤通信系统传输性能、逼近信道容量极限的有效手段。
2、与传统的电互连网络相比，无源光网络具有灵活性高、功耗低、传输速率高等优点，能够满足光接入网中带宽和容量快速增长的需求。结合先进的调制格式，无源光网络有望进一步提高光通信系统的频谱效率和传输容量。当前被广泛应用的调制格式包括脉冲幅度调制(pam)、正交频分复用(ofdm)、离散多频调制(dmt)和载波幅度相位调制(cap)。载波幅度相位调制采用数字滤波方式产生多路复用信号，实现了多电平和多维度的调制，不需要复杂混频器和射频源进行下变频。因此，载波幅度相位调制是在短距通信场景中具有吸引力的调制格式之一，可与其他调制格式共同推动无源光网络技术的发展。
3、极化码是一种前向错误更正编码方式，且是一种在理论上严格证明可以达到香农定理中香农极限的编码。构造的核心是通过信道极化处理，在编码侧采用方法使各个子信道呈现出不同的可靠性，当码长持续增加时，部分信道将趋向于容量近于1的完美信道(无误码)，另一部分信道趋向于容量接近于0的纯噪声信道，选择在容量接近于1的信道上直接传输信息以逼近信道容量。在解码侧，极化后的信道可用简单的逐次干扰抵消解码的方法，以较低的复杂度获得与最大自然解码相近的性能。而准循环低密度奇偶检验码(qc-ldpc)码作为ldpc码的一个重要分类，最大特点是它具有准循环的结构形式。其奇偶校验矩阵可以分成多个大小相等的方阵，每个方阵都是单位矩阵的循环移位矩阵或全0矩阵，非常便于存储器的存储和寻址，从而大大降低了ldpc码的编译码复杂度，并且具有重复累计结构的准循环低密度奇偶检验码能够实现线性复杂度的快速编码，其编码可使用移位寄存器来实现，因此硬件实现复杂度会降低得较为容易。但由于qc-ldpc码的循环特性导致坦纳(tanner)图中的短环数较多，所以导致qc-ldpc码满足条件的码字比ldpc码少，系统误码率高。
4、高阶调制格式具有提升光通信系统传输容量的优势，但信道间距缩小会导致信道间串扰增加，降低了通信系统的可靠性。同时，信道编码技术虽然提高了系统抗干扰能力，但牺牲了系统有效性。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明提出一种基于极化码内嵌不规则qc-ldpc级联tcm编译码的光传输方法、装置及系统，先在极化码内嵌不规则qc-ldpc码，然后再级联二维网格编码，实现了光通信系统的高速稳定可靠传输。
2、为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
3、第一方面，本发明提供了一种基于极化码内嵌不规则qc-ldpc级联tcm编译码的光传输方法，包括：
4、将随机生成的信息比特送入至极化编码器，所述信息比特经极化编码器内的可靠信道传输至不规则qc-ldpc编码器，由所述不规则qc-ldpc编码器对所述信息比特进行编码，得到第一编码信号；
5、对所述第一编码信号进行串并变换，得到并行比特流；
6、将所述并行比特流送入二维网格编码调制单元进行编码和调制，得到星座符号信息；
7、将所述星座符号信息被送入载波幅度相位调制单元，得到调制信号；
8、利用所述调制信号调制待发送光源信号，完成光传输。
9、可选地，所述不规则qc-ldpc编码器的校验矩阵是基于准循环构造法构造的，所述校验矩阵被构造为一循环子矩阵和一非奇异子矩阵的组合，其数学表达式为：
10、
11、其中，h为校验矩阵，h1为循环子矩阵，h2为非奇异子矩阵，i是q×q的单位矩阵，0是q×q的全零矩阵，ixi是将单位矩阵i的每行向右循环移动xi位得到的循环移位矩阵，ai、bi为有限域gf(q)上的非零元，h1矩阵每一行或每一列中，最多只有一个gf(q)上的零元素，且任意两行至少有k-1个不同值。
12、可选地，所述将所述并行比特流送入二维网格编码调制单元，得到星座符号信息，包括以下步骤：
13、将所述并行比特流分为两组比特数据，其中一组比特数据进入码率r＝m/n的卷积编码器，输出n位编码比特，等概率地从2n个星座子集中选择其一个星座子集；
14、基于选定的星座子集，对另外一组比特数据进行星座符号映射，生成星座符号信息。
15、可选地，当所述并行比特流为并行的四位二进制比特流，所述码率为r＝2/3，则将所述并行比特流分为两组比特数据，每组比特数据为二位二进制比特流，所述卷积编码器输出3位编码比特，与其余二位二进制比特流一起得到五位并行的二进制比特流。
16、可选地，根据次最小欧几里德距离的划分准则，对预设的星座图进行星座点子集划分，将星座图中最小欧式距离相同的星座点分割至不同星座点子集中。
17、可选地，所述预设的星座图为32qam星座图。
18、可选地，所述载波幅度相位调制单元包括第一上采样模块、第一滤波器模块、第二上采样模块、第二滤波器模块和加法器模块；
19、所述第一上采样模块与第一滤波器模块串联；
20、所述第二上采样模块与第二滤波器模块串联；
21、所述加法器模块的两个输入端分别与所述第一滤波器模块和第二滤波器模块的输出端相连；
22、所述第一上采样模块和第二上采样模块的输入端均用于接入所述星座符号信息。
23、可选地，所述第一上采样单元和第二上采样单元分别对星座符号信息进行m倍上采样，实现信号在频谱上的m倍周期扩展；所述滤波器单元采用正交数字滤波器组对上采样后的星座符号信息进行滤波成型；所述生成调制信号。
24、第二方面，本发明提供了一种基于极化码内嵌不规则qc-ldpc级联tcm编译码的光传输装置，包括：
25、编码单元，用于将随机生成的信息比特送入至极化编码器，所述信息比特经极化编码器内的可靠信道传输至不规则qc-ldpc编码器，由所述不规则qc-ldpc编码器对所述信息比特进行编码，得到第一编码信号；
26、串并转换单元，用于对所述第一编码信号进行串并变换，得到并行比特流；
27、编码调制单元，用于将所述并行比特流送入二维网格编码调制单元进行编码和调制，得到星座符号信息；
28、调制单元，用于将所述星座符号信息被送入载波幅度相位调制单元，得到调制信号；
29、传输单元，用于利用所述调制信号调制待发送光源信号，完成光传输。
30、第三方面，本发明提供了一种基于极化码内嵌不规则qc-ldpc级联tcm编译码的光传输系统，其特征在于，包括存储介质和处理器；
31、所述存储介质用于存储指令；
32、所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据第一方面中任一项所述的方法。
33、与现有技术相比，本发明的有益效果：
34、本发明提出在极化码内嵌不规则qc-ldpc码，在逼近信道容量的情况下提高系统纠错能力；二维网格编码调制结合了信道纠错编码和二维星座调制过程，通过卷积码的高编码增益提升通信系统的可靠性。
1.一种基于极化码内嵌不规则qc-ldpc级联tcm编译码的光传输方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于极化码内嵌不规则qc-ldpc级联tcm编译码的光传输方法，其特征在于：所述不规则qc-ldpc编码器的校验矩阵是基于准循环构造法构造的，所述校验矩阵被构造为一循环子矩阵和一非奇异子矩阵的组合，其数学表达式为：
3.根据权利要求1所述的一种基于极化码内嵌不规则qc-ldpc级联tcm编译码的光传输方法，其特征在于：所述将所述并行比特流送入二维网格编码调制单元，得到星座符号信息，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种基于极化码内嵌不规则qc-ldpc级联tcm编译码的光传输方法，其特征在于：当所述并行比特流为并行的四位二进制比特流，所述码率为r＝2/3，则将所述并行比特流分为两组比特数据，每组比特数据为二位二进制比特流，所述卷积编码器输出3位编码比特，与其余二位二进制比特流一起得到五位并行的二进制比特流。
5.根据权利要求1所述的一种基于极化码内嵌不规则qc-ldpc级联tcm编译码的光传输方法，其特征在于，所述星座子集的生成方法包括：
6.根据权利要求5所述的一种基于极化码内嵌不规则qc-ldpc级联tcm编译码的光传输方法，其特征在于，所述预设的星座图为32qam星座图。
7.根据权利要求1所述的一种基于极化码内嵌不规则qc-ldpc级联tcm编译码的光传输方法，其特征在于：所述载波幅度相位调制单元包括第一上采样模块、第一滤波器模块、第二上采样模块、第二滤波器模块和加法器模块；
8.根据权利要求7所述的一种基于极化码内嵌不规则qc-ldpc级联tcm编译码的光传输方法，其特征在于：所述第一上采样单元和第二上采样单元分别对星座符号信息进行m倍上采样，实现信号在频谱上的m倍周期扩展；所述滤波器单元采用正交数字滤波器组对上采样后的星座符号信息进行滤波成型；所述生成调制信号。
9.一种基于极化码内嵌不规则qc-ldpc级联tcm编译码的光传输装置，其特征在于，包括：
10.一种基于极化码内嵌不规则qc-ldpc级联tcm编译码的光传输系统，其特征在于，
