[發明專利]光纖接入網中基于GS-QAM星座的判決解碼方法

在審

• 申請號: 202110102445.0
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112887028A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 遲楠;李忠亞
• 申請（專利權）人: 珠海復旦創新研究院
• 主分類號: H04B10/25
• 分類號: H04B10/25;H04L27/36
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

1.一種光纖接入網中的基于GS-QAM星座的判決解碼方法，其特征在于，采用一個最小均方(LMS)均衡器和多個二分類的支持向量機(SVM)，對GS-QAM信號進行判決分類；其中：

所述LMS均衡器利用經典LMS算法對輸入信號進行自適應濾波；

所述每個二分類的SVM，對于一個星座點被分為2^N類的2^N階QAM信號，分別將其中一類星座點和其他2^N-1類星座點區分開，每個星座點僅會被一個二分類SVM判決為數值1，而對其他2^N-1類星座點的分類結果為數值-1；

所述二分類的SVM共有2^N個，將所有2^N個二分類SVM對同一星座點的分類結果進行組合，得到一個長度為2^N的形如：-1 -1 -1 …-1 1 -1的獨熱編碼；即其中，只有一位的值為1，其余均為-1，這樣的編碼與分類存在唯一對應關系，從而得到星座點唯一所屬的類別，也即星座點對應的QAM符號；由多個二分類SVM組成一個多分類的QAM星座判決器；

所述GS-QAM信號，來自發射端對信號進行GS-QAM編碼得到，信號編碼的目的是為了讓信號的星座中星座點的最小歐氏距離達到最大。

2.根據權利要求1所述的判決解碼方法，其特征在于，所述的星座形狀為三角分布、方形分布和/或圓形分布。

3.根據權利要求1所述的判決解碼方法，其特征在于，所述每個分類器在進行分類前，需要利用少量通信收發數據的星座對分類器進行訓練；通過訓練，在接收數據的星座中尋找最優分界面，分界的依據為發射數據準確的星座分布；設x代表包含接收星座橫縱坐標的二維訓練數據，y∈{1，-1}為對應的標簽，其中接收星座點與發射星座點同類則y＝1，否則y＝-1；

對于線性可分類的數據，存在一個判決函數：

f(x)＝w^Tx+b

其中，w和b代表權重和偏置，滿足當y＝-1時，f(x)0；當y＝1時，f(x)0；f(x)＝0為兩個類別間的判決邊界，即超平面；在平面f(x)＝±1上的星座點稱為支持向量，平面f(x)＝±1間的距離為2/||w||，當2/||w||達到最大時，即找到了最優分界面；SVM的訓練過程表示為如下優化過程：

約束條件：y_i(w^Tx_i+b)≥1，其中i＝1，2，...，n

式中，y_i表示第i個訓練數據x_i對應的標簽。

4.根據權利要3所述的判決解碼方法，其特征在于，對于非完全線性可分情形，引入松弛變量ξ_i＞0，表示分類結果容許一定的異常點，則上述優化過程為：

約束條件y_i(w^Tx_i+b)≥1-ξ_i

ξ_i≥0，i＝1，2，...，n

式中，y_i表示第i個訓練數據x_i對應的標簽，C＞0為調整松弛變量對優化結果產生的影響大小的懲罰系數。

5.根據權利要4所述的判決解碼方法，其特征在于，對于線性不可分的數據，利用非線性函數φ將訓練數據x映射到高維空間中，SVM在高維空間中尋找線性可分的超平面，并使2/||w||最大化，則上述優化過程改寫為：

約束條件y_i(w^Tφ(x_i)+b)≥1-ξ_i

ξ_i≥0，i＝1，2，...，n

式中，y_i表示第i個訓練數據x_i對應的標簽，C＞0為調整松弛變量對優化結果產生的影響大小的懲罰系數；函數φ是實現非線性映射的函數，由函數φ組成的K(x_i，x_j)＝φ(x_i)^Tφ(x_j)稱為SVM的核函數。