基于逻辑回归算法的相干光通信系统调制格式识别方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于逻辑回归算法的相干光通信系统调制格式识别方法，包括如下步骤：S1：发射原始信号；S2：进行接收信号的预处理；S3：进行PSK与QAM信号的分类；S4：进行调制格式识别；本发明专利技术解决了现有技术存在的算法复杂度均较高和成本投入大的问题。

Modulation Format Recognition Method for Coherent Optical Communication Systems Based on Logical Regression Algorithms

The invention discloses a method for identifying modulation format of coherent optical communication system based on logical regression algorithm, which includes the following steps: S1: transmitting original signal; S2: preprocessing received signal; S3: classifying PSK and QAM signals; S4: identifying modulation format; the invention solves the problems of high algorithm complexity and large cost investment in existing technology.

【技术实现步骤摘要】
基于逻辑回归算法的相干光通信系统调制格式识别方法
本专利技术属于相干光纤通信
，具体涉及一种基于逻辑回归算法的相干光通信系统调制格式识别方法。
技术介绍
由于带宽匮乏和云服务，全球IP流量继续呈指数增长。光网络正在演化成更灵活和自适应性架构。下一代光纤通信系统可以根据每个用户的需求分配带宽和调制格式。为了实现智能的网络，动态接收机的一个重要的组成部分就是调制格式识别模块，该模块根据接收信号的码型配置相应的接收器。现有技术已经提出了多种调制格式识别技术，例如根据幅度分布、非线性功率谱、在斯托克斯空间的聚类、基于卷积神经网络(CNN)的星座图识别等等。上述算法复杂度均较高，在光通信系统中在保持稳定性的前提下为了实现更低的时延，需要用一种复杂度较低且鲁棒性较高的方案；并且现有技术对系统进行改进时，需要添加设备，成本投入大。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提出一种复杂度低、鲁棒性较好、适合于下一代更灵活以及自适应的基于逻辑回归算法的相干光通信系统调制格式识别方法，减少了成本投入，用于解决现有技术存在的算法复杂度较高和成本投入大的问题。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于逻辑回归算法的相干光通信系统调制格式识别方法，包括如下步骤：S1：进行接收信号的预处理：接收调制后的两个偏振态上的信号，并将其进行预处理，得到预处理后信号；S2：进行PSK与QAM信号的分类：选择一个预处理后信号并计算其幅度方差，并根据幅度方差的分布特征进行分类；分类类别包括PSK信号和QAM信号；S3：进行调制格式识别：对分类后信号依次进行4次方运算和傅立叶变换获取变换后信号，计算其方差和均值，并根据方差和均值的分布特征和当前变换后信号所对应的分类类别，使用基于逻辑回归算法，进行具体调制格式识别，获取信号的调制格式类型。进一步地，步骤S1中，预处理包括依次进行的色散补偿处理和预均衡处理。进一步地，使用CMA算法进行预均衡处理。进一步地，步骤S2中，幅度方差的计算公式为：d＝D(|E'|)式中，d为幅度方差；|·|为求模运算；D(·)为方差求取运算；E'为选择的预处理后信号。进一步地，步骤S3中，对分类后信号依次进行4次方运算和傅立叶变换获取变换后信号，其计算公式为：EFFT＝|FFT[(E′)4]|式中，EFFT为变换后信号；(·)4为4次方运算；FFT(·)为傅立叶变换运算；|·|为求模运算。进一步地，步骤S3中，方差和均值的计算公式：式中，σ2为方差；D(·)为方差求取运算；e为均值；E(·)为均值求取运算；EFFT为变换后信号。进一步地，方差求取运算的具体公式为：式中，D(·)为方差求取运算；hm为当前采样点的值；为当前信号的均值；m为采样点变量；M为当前信号采样点总数。进一步地，均值求取运算的具体公式为：式中，E(·)为均值求取运算；hi为当前采样点的值；m为采样点变量；M为当前信号采样点总数。进一步地，步骤S4中，使用逻辑回归算法，拟合一条三次多项式曲线，进行具体调制格式识别。本专利技术的有益效果：本专利技术在不改变相干接收机配置的前提下，利用低复杂度的逻辑回归LogisticRegression算法实现了调制格式识别功能，大大降低了复杂度，并且逻辑回归算法具有较好的鲁棒性，在下一代光纤通信系统中具有重要的实际意义和应用前景，并且无需添加设备，减少了成本投入。附图说明图1为基于逻辑回归算法的相干光通信系统调制格式识别方法流程图；图2为各调制格式的幅度的方差对比图；图3为幅度方差分布图；图4为PSK信号和QAM信号的方差-均值分布图；图5为各调制格式的识别正确率对比图；图6为相干光通信系统结构框图。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。一种基于逻辑回归算法的相干光通信系统调制格式识别方法，如图1所示，包括如下步骤：S1：进行接收信号的预处理：接收调制后的两个偏振态上的信号Ex和Ey，并使用数字信号处理模块将其进行预处理，得到预处理后信号E'x和E'y；预处理包括依次进行的色散补偿处理和预均衡处理；首先进行色散补偿处理，得到色散补偿后的信号和将色散补偿处理后的信号和采用基于CMA预均衡算法进行初步解复用和信道均衡，得到预均衡处理后信号E'x和E'y，并作为预处理后信号；S2：进行PSK与QAM信号的分类：选择一个预处理后信号E'x或E'y并计算其幅度方差d，并根据幅度方差d和信号调制方式进行分类；分类类别包括PSK信号和QAM信号；理论依据：如图2所示，PSK信号的幅度是一个高斯分布，而QAM信号的幅度是多个高斯分布的叠加，如图3所示，其方差的差值会随着信噪比的增大而增大，在QAM和PSK幅度方差的中间设置一个阈值，进行PSK信号和QAM信号的分类；S3：进行调制格式识别：对分类后信号依次进行4次方运算和傅立叶变换获取变换后信号EFFT，计算其方差σ2和均值e，并根据方差σ2和均值e的分布特征和当前变换后信号所对应的分类类别，使用基于逻辑回归算法，拟合一条三次多项式曲线，如图4所示，进行具体调制格式识别，获取信号的调制格式类型，其识别结果正确率如图5所示；理论依据：信号的4次方运算会消除相位相差是的点；区分16QAM和QPSK：根据16QAM和QPSK的EFFT分布图有一个峰值，16QAM一共3个幅度，其中有两个幅度的相位差均是经过4次方消除相位相差变换之后出现一个峰值，同理，QPSK每个点之间都相差经过4次方消除相位相差变换之后出现一个峰值；区分QPSK和8PSK：QPSK的EFFT分布图有一个峰值，8PSK的EFFT分布图没有峰值，根据其方差σ2和均值e，得出其均值-方差分布不同，根据基于逻辑回归算法拟合的三次多项式曲线进行区分；同理，对16QAM和32QAM进行区分。本实施例中，步骤S3中，幅度方差的计算公式为：d＝D(|E'|)式中，d为幅度方差；|·|为求模运算；D(·)为方差求取运算；E'为选择的预处理后信号。本实施例中，步骤S4中，对分类后信号依次进行4次方运算和傅立叶变换获取变换后信号，其计算公式为：EFFT＝|FFT[(E′)4]|式中，EFFT为变换后信号；(·)4为4次方运算；FFT(·)为傅立叶变换运算；|·|为求模运算。本实施例中，步骤S4中，方差和均值的计算公式：式中，σ2为方差；D(·)为方差求取运算；e为均值；E(·)为均值求取运算；EFFT为变换后信号；方差求取运算的具体公式为：式中，D(·)为方差求取运算；hm为当前采样点的值；为当前信号的均值；m为采样点变量；M为当前信号采样点总数。均值求取运算的具体公式为：式中，E(·)为均值求取运算；hi为当前采样点的值；m为采样点变量；M为当前信号采样点总数。本实施例中，所使用的相干光通信系统，如图6所示，包括依次连接的发送端、传输链路以及接收端；发送端包括依次连接的激光器和相干调制器，激光器的线宽为100kHz，且其中心波长为1550nm；相干调制器包括并联设置的两个IQ调制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于逻辑回归算法的相干光通信系统调制格式识别方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：进行接收信号的预处理：接收调制后的两个偏振态上的信号，并将其进行预处理，得到预处理后信号；S2：进行PSK与QAM信号的分类：选择一个预处理后信号并计算其幅度方差，并根据幅度方差的分布特征进行分类；所述分类类别包括PSK信号和QAM信号；S3：进行调制格式识别：对分类后信号依次进行4次方运算和傅立叶变换获取变换后信号，计算其方差和均值，并根据方差和均值的分布特征和当前变换后信号所对应的分类类别，使用基于逻辑回归算法，进行具体调制格式识别，获取信号的调制格式类型。

【技术特征摘要】
1.一种基于逻辑回归算法的相干光通信系统调制格式识别方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：进行接收信号的预处理：接收调制后的两个偏振态上的信号，并将其进行预处理，得到预处理后信号；S2：进行PSK与QAM信号的分类：选择一个预处理后信号并计算其幅度方差，并根据幅度方差的分布特征进行分类；所述分类类别包括PSK信号和QAM信号；S3：进行调制格式识别：对分类后信号依次进行4次方运算和傅立叶变换获取变换后信号，计算其方差和均值，并根据方差和均值的分布特征和当前变换后信号所对应的分类类别，使用基于逻辑回归算法，进行具体调制格式识别，获取信号的调制格式类型。2.根据权利要求1所述的基于逻辑回归算法的相干光通信系统调制格式识别方法，其特征在于，所述步骤S1中，预处理包括依次进行的色散补偿处理和预均衡处理。3.根据权利要求2所述的基于逻辑回归算法的相干光通信系统调制格式识别方法，其特征在于，使用CMA算法进行预均衡处理。4.根据权利要求3所述的基于逻辑回归算法的相干光通信系统调制格式识别方法，其特征在于，所述步骤S2中，幅度方差的计算公式为：d＝D(|E'|)式中，d为幅度方差；|·|为求模运算；D(·)为方差求取运算；E'为选择的预处理后信号。5.根据权利要求1所述的基于逻辑回...

【专利技术属性】
技术研发人员：易安林，刘恒江，闫连山，罗斌，潘炜，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51