[發(fā)明專利]一種抗模式耦合少模信號復(fù)雜格式解析方法及裝置

有效

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• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113626960B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱筱嶸;劉博;毛雅亞;朱旭;李明燁;雷思亮
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/27;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08;H04L27/00;H04B10/60;G06F111/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 孫永生

本發(fā)明公開一種抗模式耦合少模信號復(fù)雜格式解析方法及裝置，針對基于少模光纖的彈性光網(wǎng)絡(luò)調(diào)制格式識別效果差、訓(xùn)練成本高問題，通過領(lǐng)域自適應(yīng)理論，把波分復(fù)用技術(shù)作為源域，把模分復(fù)用技術(shù)當(dāng)作目標(biāo)域。將受激拉曼散射效應(yīng)類比于模式耦合效應(yīng)，讓神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)到能量遷移的規(guī)律。相對比于重新訓(xùn)練的網(wǎng)絡(luò)模型，該方法可以僅需要少量的少模數(shù)據(jù)就可以實(shí)現(xiàn)少模信號的調(diào)制格式識別，顯著降低神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練成本，加快網(wǎng)絡(luò)模型的收斂速度，減少模型訓(xùn)練時(shí)間與計(jì)算復(fù)雜度。同時(shí)，借助遷移學(xué)習(xí)的理論優(yōu)勢，該網(wǎng)絡(luò)具有更好的泛化能力和識別性能，可以適應(yīng)少模光纖中的模式耦合對于調(diào)制格式的影響，實(shí)現(xiàn)少模光網(wǎng)絡(luò)的調(diào)制格式識別任務(wù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抗模式耦合少模信號復(fù)雜格式解析方法及裝置。

背景技術(shù)

近年來，信息技術(shù)和數(shù)據(jù)應(yīng)用的快速發(fā)展給基于單模光纖的光傳輸網(wǎng)絡(luò)帶來了許多新的挑戰(zhàn)和限制。為了適應(yīng)數(shù)據(jù)中心、云服務(wù)、5G、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)等新興業(yè)務(wù)不斷增長的帶寬需求，現(xiàn)有的光纖通信系統(tǒng)迫切需要一個(gè)有效的擴(kuò)容方法。目前，單模光纖系統(tǒng)中光波的幅度、相位、時(shí)隙、偏振等大多數(shù)物理維度都已經(jīng)得到了很大程度的利用。為了提高信號的頻譜效率，一些高階的調(diào)制格式也被提出。但是受限于單模光纖的非線性效應(yīng)，現(xiàn)有的復(fù)用技術(shù)和高階的信號調(diào)制格式無法幫助單模光纖系統(tǒng)突破香農(nóng)極限。為了應(yīng)對未來網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中多種業(yè)務(wù)對于網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求，基于少模光纖的彈性光網(wǎng)絡(luò)的研究方興未艾。基于少模光纖的模分復(fù)用技術(shù)利用模式維度的正交性，實(shí)現(xiàn)并行空間維度承載信息傳輸。少模光纖擁有比單模光纖更大的有效面積，從而具備長距離傳輸擴(kuò)容的潛力。因此，模分復(fù)用技術(shù)可以有效解決傳統(tǒng)單模光纖的傳輸容限問題，滿足不斷增長的超高數(shù)據(jù)傳輸速率的需求。而彈性光網(wǎng)絡(luò)具有功耗低、成本低、信號衰減程度低，信號不易失真，數(shù)據(jù)速率和頻譜分配靈活等優(yōu)點(diǎn)。基于少模光纖的彈性光網(wǎng)絡(luò)能夠高效地利用頻譜資源、適應(yīng)動(dòng)態(tài)帶寬調(diào)整、靈活調(diào)度業(yè)務(wù)占用頻譜資源以及整理業(yè)務(wù)傳輸速率與調(diào)制格式，為未來建立靈活高效的低能耗全光網(wǎng)絡(luò)，提供了良好的解決方法。

隨著彈性光網(wǎng)絡(luò)朝著動(dòng)態(tài)化、復(fù)雜化、透明化的方向發(fā)展，為了保證網(wǎng)絡(luò)可以提供高質(zhì)量的服務(wù)并且提高網(wǎng)絡(luò)性能的可靠性，光性能監(jiān)測技術(shù)因?yàn)榭梢员O(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)物理層參數(shù)而被廣泛應(yīng)用；其中，信號的調(diào)制格式是其中的重要參數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)彈性光網(wǎng)絡(luò)中信號的調(diào)制格式識別任務(wù)，市面上提出了許多基于深度學(xué)習(xí)的算法。基于深度學(xué)習(xí)的算法擁有強(qiáng)大的擬合能力，不用犧牲頻譜效率，識別準(zhǔn)確率更高，對噪聲數(shù)據(jù)的容忍度高。不過，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)較多，訓(xùn)練學(xué)習(xí)的過程相對較長，若是優(yōu)化方式不當(dāng)容易陷入局部最優(yōu)值。并且，這些算法都沒有考慮到基于少模光纖的信號調(diào)制格式識別問題，因?yàn)樯倌９饫w中存在多種傳輸模式。信道參數(shù)一旦改變，基于深度學(xué)習(xí)方法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)要想獲得較為理想的識別性能就需要重新訓(xùn)練，這就大大增加了訓(xùn)練的成本和訓(xùn)練的時(shí)間。同時(shí)，相比于單模光纖，少模光纖中存在模式耦合等固有的鏈路損傷，這些鏈路損傷會(huì)造成調(diào)制格式識別準(zhǔn)確率的降低，進(jìn)而影響光性能監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種抗模式耦合少模信號復(fù)雜格式解析方法及裝置，提高傳輸信號調(diào)制格式識別的速度及效率。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是采用下述技術(shù)方法實(shí)現(xiàn)的：

第一方面，本發(fā)明提供了一種抗模式耦合少模信號復(fù)雜格式解析方法，包括以下步驟：

采集源域和目標(biāo)域的數(shù)據(jù)樣本并對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)增強(qiáng)，得到不同調(diào)制格式信號的星座圖，再對收集到的所有星座圖進(jìn)行歸一化處理，獲取訓(xùn)練數(shù)據(jù)；

獲取源域的網(wǎng)絡(luò)模型，并根據(jù)所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)，對所述網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，獲得訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)模型；

獲取接收信號的目標(biāo)域的數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)增強(qiáng)，提取所述訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)模型，并針對少模固有的鏈路損傷微調(diào)訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)模型，獲得目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)模型，通過所述目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)模型得到接收信號的調(diào)制格式。