[發明專利]一種大氣湍流下無線光通信副載波調制星座圖識別方法

在審

• 申請號: 201711083425.3
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN108052956A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 陳丹;黃根全;王晨昊
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06N3/08
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅磊

1.一種大氣湍流下無線光通信副載波調制星座圖識別方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：

步驟1：建立大氣湍流信道數學模型；

步驟2：根據步驟1建立的大氣湍流信道數學模型，獲得經過大氣湍流信道后副載波調制信號的星座圖，進行模糊C均值聚類并提取其硬趨勢均值特征參數；

步驟3：設計改進三層BP神經網絡分類器，將步驟2中提取的特征參數對改進BP網絡進行訓練，用訓練好的網絡最后進行調制星座圖識別。

2.如權利要求1所述的一種大氣湍流下無線光通信副載波調制星座圖識別方法，其特征在于，所述步驟1建立大氣湍流信道數學模型，具體按照以下步驟實施：設x(t)為發射端已調副載波信號，y(t)為接收機輸出信號，則y(t)＝I(t)x(t)+n(t)，式中，I(t)是大氣信道狀態信息，表征為大氣湍流強度，弱湍流情況則服從對數正態分布，強湍流情況服從負指數分布或K分布，n(t)為高斯白噪聲，均值為0，方差為σ2。

3.如權利要求1所述的一種大氣湍流下無線光通信副載波調制星座圖識別方法，其特征在于，所述步驟2中進行模糊C均值聚類并提取其硬趨勢均值特征參數的具體實施步驟為：

步驟2.1：利用模糊C均值算法把n個待分類的星座圖樣本點xi(i＝1,2,...,n)劃分為c個模糊組，求出每組的聚類中心，使得非相似性指標的價值函數達到最小；利用隸屬度定義樣本數據隸屬于每一類的概率，隸屬矩陣U取值為[0，1]之間的實數值，而且樣本點隸屬于每一類的取值和為1：

Σ i = 1 c u i j = 1 , ∀ j = 1 , ... , n - - - ( 1 ) ]]>

若選擇歐幾里德距離作為非相似性指標時，FCM的價值函數為：

J ( U , c 1 , ... , c c ) = Σ i = 1 c J i = Σ i = 1 c Σ j n u i j m d i j 2 - - - ( 2 ) ]]>

式中的uij為隸屬度矩陣，矩陣中元素屬于[0，1]區間；ci為模糊組i的聚類中心；第i個聚類中心與第j個星座圖數據點之間的歐幾里德距離記為dij＝||ci-xj||；m∈[1,∞)是一個加權指數；對所有輸入參量求導，可得到使FCM價值函數達到最優解的必要條件為：

c i = Σ j = 1 n u i j m x j / Σ j = 1 n u i j m - - - ( 3 ) ]]>

u i j = 1 / Σ k = 1 c ( d i j d k j ) 2 / ( m - 1 ) - - - ( 4 ) ]]>

通過反復修改隸屬度矩陣和聚類中心，使Jc(i+1)-Jc(i)＜ε，ε取1e-5；

步驟2.2：獲得迭代最終的聚類中心和隸屬度矩陣后，采用硬趨勢函數作為FCM算法的有效性函數，判斷將接收信號點劃分為c類是否合理，c取2、4、8、16；該函數求得的硬趨勢均值特征參數作為三層改進BP神經網絡的輸入，從而區分不同的MPSK調制類型。