[發明專利]一種基于高維信息特征提取的復雜格式解析方法

有效

• 申請號: 202110213661.2
• 申請日: 2021-02-26
• 公開（公告）號: CN112565133B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 劉博;忻向軍;任建新;毛雅亞;朱旭;王瑞春;沈磊;吳泳鋒;孫婷婷;趙立龍
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H04L27/00
• 分類號: H04L27/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張華蒙

本發明公開了一種基于高維信息特征提取的復雜格式解析方法，屬于光通信技術領域，將偏振復用的相干光系統中傳輸的光信號映射在斯托克斯空間之中，得到高維的信號分類特征。再利用機器學習中線性判別分析的方法，對高維的信號特征進行降維和分類，使用極大似然函數估計的方式得到信息的分類預測結果。實現偏振復用的相干光通信系統中信號調制格式的識別，識別效率高、處理速度快、結果正確率高。本發明提出的調制格式識別方案，在信號特征的提取階段將色散、偏振相關損耗等影響因素對傳輸信號的影響盡可能的減小，降低了算法復雜性和信號質量不確定性。同時使用線性判別分析同時處理多路信號的調制格式識別。

技術領域

本發明屬于光通信技術領域，具體涉及一種基于高維信息特征提取的復雜格式解析方法。

背景技術

隨著不斷提高光纖通信系統的傳輸容量及傳輸效率，光纖通信網絡向著更加復雜化及動態化的趨勢發展。為了滿足人們與日俱增的信息交流需求，市面上出現了越來越多的通信信號調制格式，并且隨著偏振復用技術的廣泛應用，相干光通信系統的傳輸容量、傳輸距離和傳輸速率均得到了極大的提升。偏振復用技術主要利用光信號的偏振特性，將兩個獨立且正交的偏振態分別作為兩路信道同時進行光信號的傳輸，從而成倍的提高系統傳輸容量和傳輸速率。

未來的光纖通信系統一定是多種傳輸速率及多種調制格式的混合形式，能夠根據動態信道狀況、系統資源和用戶業務需求自適應地調整信號速率、調制格式、波長等參數，以實現資源的最大化利用。因此，系統參數的監控和識別是未來智能光網絡的核心技術之一。

然而在沒有已知信號信息的情況下，接收機進行信號解調是一個很困難的問題，而調制格式識別技術就提前知道對應的信號調制格式，從而準確地解調出相應的原始發送信號。對于相干接收機來說，如果能夠提前識別出相應的調制格式，就能夠為后續選擇更合適的算法來進行偏振解復用、光信噪比監測、偏振相關損耗補償等相關操作提供參考和幫助。

目前的調制格式識別技術一般選取傳輸信號的星座圖作為分類特征，通常只能實現高信噪比下的調制格式識別方式，并且由于信號在光纖中收到各種損傷的影響，接收端的信號會丟失關鍵的特征信息使得星座圖失真，導致最終調制格式的錯誤識別。

同時，雖然簡單調制格式（如BPSK、QPSK、8PSK等）的星座圖有著較明顯的分類情況，但是信號的高階正交調制格式（如16QAM）會存在星座點受影響因素擾動過大、信號分類不明顯、特征不易于區分等問題，導致系統錯誤判斷信號的調制格式，致使調制格式識別率的下降。

在偏振復用的相干光通信系統中，由于兩個獨立且相互正交的兩路偏振態光信號在光纖中傳輸時，容易受到雙折射等因素的影響，信號的偏振態會隨機旋轉并形成相互之間的串擾，導致相干接收機中信號發生不同程度的混疊，信號的質量受相位偏移、偏振相關損耗等影響較大。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于提供一種基于高維信息特征提取的復雜格式解析方法，使用斯托克斯映射和線性判別分析對進行偏振復用系統中信號的復雜格式解析，基于斯托克斯域，在一定程度上容忍色散和偏振相關損耗，實現傳輸信號調制格式的高速度、高效率、高精度識別，使用更好的算法對傳輸信號做均衡和解調等處理。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于高維信息特征提取的復雜格式解析方法，包括如下步驟：

S1：特征學習訓練，通過訓練得到各類調制格式的概率密度函數，作為后續判別的基礎；

S2：信號特征提取，先對信號進行濾波、偏振不均衡補償等預處理，接著提取相應的高維參數作為分類特征，為后續判別提供依據；

S3：格式解析，采用極大似然函數估計的方式，從所有調制類型的集合當中選擇一個概率最大的結果，判別未知信號的調制格式；

進一步地，所述的步驟S1中，具體包括如下步驟：