一种基于可编码生成对抗网络的光信号调制格式识别方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于可编码生成对抗网络的光信号调制格式识别方法及系统，属于光通信技术领域，所述方法包括：获取待识别光信号并对其进行预处理，得到预处理光信号；将预处理光信号进行分光处理，得到两路偏振信号；将两路偏振信号进行斯托克斯映射，得到斯托克斯矢量；将斯托克斯矢量输入到预训练好的可编码生成对抗网络中，得到光信号的调制格式识别结果；能在一定程度上容忍信道中相位偏移、载波频偏、偏振相关损耗等光纤信道的干扰，抗干扰性强，实现对光信号调制格式的高精度识别。实现对光信号调制格式的高精度识别。实现对光信号调制格式的高精度识别。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可编码生成对抗网络的光信号调制格式识别方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种基于可编码生成对抗网络的光信号调制格式识别方法及系统，属于光通信


技术介绍

[0002]近些年来，光纤通信网络因受到不断增长的用户数量和急剧增加的互联网业务带宽需求的刺激，得到了快速发展；为了满足持续增加的数据业务带宽需求，光网络的能力一直稳步增长，光纤通信系统的网络架构正朝着复杂化、透明化、动态化的方向发展，传输速率和传输距离也在不断增加，并且支持多种调制格式混合传输；其中，对于动态网络中的各种信道损伤的实时估计，即光网络性能监测技术，能够持续且实时监测各种光网络性能参数，从而监测光网络物理层传输状态；弹性光网络依赖光网络性能监测及时了解网络状态，并自适应调整各种网络参数，例如调制格式、数据速率、频谱规划、前向纠错码等，并要求能够在接收端自动识别发送信号的调制格式；因为接收机的解调算法与信号调制格式相关，在相干接收机中识别出信号的调制格式，对于盲均衡阶段选择合适的载波恢复模块很有必要，并且，信号的调制格式信息可以帮助选择合适的光信噪比、色散、偏振模色散监测技术；所以调制格式识别对弹性光网络中的性能监测至关重要，可使得光性能监测更加智能化，实现调制格式透明，场景广泛，大大提升光网络系统的性能。
[0003]弹性光通信网络中，不同数据、语音和视频传输业务有不同的带宽、速率和传输距离需求，因此光信号采用不同的码元速率和调制格式去满足不同的需求。由于弹性光通信网络同时存在多种调制格式和码元速率的光信号，很难保证到达特定接收机的光信号是一个提前知道调制格式和码元速率的光信号；因此，如何实现动态弹性光网络中多维度复用信号调制格式的自动识别，是一个备受关注的领域。
[0004]传统的调制格式识别往往需要根据接收信号的频谱特性、时域波形等特征进行人为地主观判定，造成效率低、精度差、速度慢的结果；目前实际中常用的调制格式识别方法，有基于似然函数和基于信号特征的两种；然而基于似然函数的方法运算量过大，不适用于现代光网络，并且大多数基于信号特征的方法，其信号特征都容易受到传输信道中放大器自发辐射噪声、光学非线性、模式色散等各种干扰因素的影响，使得信号特征不明显，导致算法的识别准确率下降；如何在复杂化动态化的光网络中快速高效地识别接收信号的调制格式，是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于可编码生成对抗网络的光信号调制格式识别方法及系统，能在一定程度上容忍信道中相位偏移、载波频偏、偏振相关损耗等光纤信道的干扰，抗干扰性强，实现对多维度复用光信号调制格式的快速高精度识别，实现对光纤通信系统的光性能监测。
[0006]为实现以上目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种基于可编码生成对抗网络的光信号调制格式识别方法，包括：
[0008]获取待识别光信号并对其进行预处理，得到预处理光信号；
[0009]将预处理光信号进行分光处理，得到两路偏振信号；
[0010]将两路偏振信号进行斯托克斯映射，得到斯托克斯矢量；
[0011]将斯托克斯矢量输入到预训练好的可编码生成对抗网络中，得到光信号的调制格式识别结果。
[0012]结合第一方面，进一步的，对待识别光信号进行预处理的方法包括：
[0013]对待识别光信号进行色散补偿、时钟恢复和CMA均衡，得到预处理光信号。
[0014]结合第一方面，进一步的，将预处理光信号进行分光处理的方法包括：
[0015]发出指令将预处理光信号分离成两路后与本地振荡产生的两路偏振光在两个90
°
光学混频器中进行混频，再通过数模转换得到两路偏振信号。
[0016]结合第一方面，进一步的，将两路偏振信号进行斯托克斯映射的方法包括：
[0017][0018]其中，e
x
和e
y
分别代表X路和Y路的偏振信号，和分别表示e
x
和e
y
的共轭，是斯托克斯矢量，S0和S1分别表示两路偏振信号的总功率和能量差，S2和S3分别表示45
°
线偏振光和圆偏振光，a
x
和a
y
分别表示两路偏振信号的幅值，Ф表示两路偏振信号的相位差，j为虚数。
[0019]结合第一方面，进一步的，所述可编码生成对抗网络的构建方法包括：
[0020]将生成对抗网络中判别器的输出分为两部分，其中一部分是编码向量，将编码向量和噪声向量的均方误差分别添加到生成器和判别器的损失中，在判别器的输出部分加入分类器，得到可编码生成对抗网络。
[0021]结合第一方面，进一步的，训练所述可编码生成对抗网络的方法包括：
[0022]获取样本数据和噪声数据，所述样本数据包括各类调制格式的光信号，通过样本数据和噪声数据对可编码生成对抗网络进行训练。
[0023]第二方面，本专利技术还提供了一种基于可编码生成对抗网络的光信号调制格式识别系统，包括：
[0024]预处理模块：用于获取待识别光信号并对其进行预处理，得到预处理光信号；
[0025]分光模块：用于将预处理光信号进行分光处理，得到两路偏振信号；
[0026]映射模块：用于将两路偏振信号进行斯托克斯映射，得到斯托克斯矢量；
[0027]识别模块：用于将斯托克斯矢量输入到预训练好的可编码生成对抗网络中，得到光信号的调制格式识别结果。
[0028]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
[0029]本专利技术提供的一种基于可编码生成对抗网络的光信号调制格式识别方法及系统，
对获取到的待识别光信号进行预处理得到预处理光信号，并进一步对预处理光信号进行分光处理和斯托克斯映射得到斯托克斯映射矢量，再将斯托克斯映射矢量作为预训练好的可编码生成对抗网络的输入从而得到调制格式识别结果，在斯托克斯映射过程中只涉及到两路偏振信号的幅值和相位差，因此得到的斯托克斯映射矢量能在一定程度上容忍相位偏移、载波频偏、偏振相关损耗等光纤信道的干扰，是分类性能优越的信号特征，斯托克斯映射矢量对偏振混合、载波频偏和相位偏移等损耗不敏感，能够在一定程度上避免信道中偏振混合、载波频偏和相位偏移对光信号传输质量的影响；同时，使用具有编码功能的生成对抗网络，其中的编码器和判别器共享大部分权重，使得判别器也能够提取到真实图像的主要信息，具备良好的鲁棒性，实现对光信号调制格式的高精度识别；
[0030]斯托克斯映射的映射规则基本上是在相对的互极化信号功率和相位差的基础上运行的，因此变换后的斯托克斯映射矢量与偏振混合、载波频偏及相位偏移无关，能够更好地反映信号特征；
[0031]在斯托克斯映射的过程中，信号的振幅和相对相位保持不变，相位噪声和频率偏移消失，斯托克斯空间中信号的可视化三维星座图与相位噪声和频率偏移无关，所以两路偏振信号在通过斯托克斯映射后的斯托克斯矢量能够很好的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可编码生成对抗网络的光信号调制格式识别方法，其特征在于，包括：获取待识别光信号并对其进行预处理，得到预处理光信号；将预处理光信号进行分光处理，得到两路偏振信号；将两路偏振信号进行斯托克斯映射，得到斯托克斯矢量；将斯托克斯矢量输入到预训练好的可编码生成对抗网络中，得到光信号的调制格式识别结果。2.根据权利要求1所述的一种基于可编码生成对抗网络的光信号调制格式识别方法，其特征在于，对待识别光信号进行预处理的方法包括：对待识别光信号进行色散补偿、时钟恢复和CMA均衡，得到预处理光信号。3.根据权利要求1所述的一种基于可编码生成对抗网络的光信号调制格式识别方法，其特征在于，将预处理光信号进行分光处理的方法包括：发出指令将预处理光信号分离成两路后与本地振荡产生的两路偏振光在两个90
°
光学混频器中进行混频，再通过数模转换得到两路偏振信号。4.根据权利要求1所述的一种基于可编码生成对抗网络的光信号调制格式识别方法，其特征在于，将两路偏振信号进行斯托克斯映射的方法包括：其中，e
x
和e
y
分别代表X路和Y路的偏振信号，和分别表示e
x
和e
y
的共轭，是斯托克斯矢量，S0和S1分别表示两路偏振信号的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘博，忻向军，任建新，毛雅亚，朱旭，王瑞春，沈磊，吴泳锋，孙婷婷，赵立龙，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：