一种基于信号包络平坦度的调制格式识别方法技术

本发明专利技术公开了一种基于信号包络平坦度的调制格式识别方法，涉及通信领域，其包括以下步骤：对预处理后的数字信号进行幅度归一化，得到幅度均值为1的信号；分别选取幅度范围在0~1、0~1.2、0~0.6的单个波长上的一路偏振信号并计算其包络平坦度，对应得到包络平坦度R1、R2和R3；根据R1、R2和R3与对应阈值th1、th2和th3的大小关系，完成信号的调制格式识别。本发明专利技术根据信号幅度的包络特征，在不需要知晓符号速率、光信噪比等先验信息的情况下，能在较大的光信噪比范围内准确识别不同调制格式，不需要大量的训练样本提前对算法进行训练，计算复杂度低，识别响应速度快，且对频率偏移、载波相位噪声不敏感。位噪声不敏感。位噪声不敏感。

【技术实现步骤摘要】
一种基于信号包络平坦度的调制格式识别方法


[0001]本专利技术涉及通信领域，具体涉及一种基于信号包络平坦度的调制格式识别方法。

技术介绍

[0002]为应对快速增长的网络流量需求以及大数据、物联网、云计算等不同的数据业务，下一代光网络需要更高的频谱效率和更大的灵活性，因此，弹性光网络(Elastic Optical Network, EON)的概念应运而生。弹性光网络能根据不同的传输距离和信道状态信息动态地调整各种传输参数，如调制格式、传输速率、频谱分配等，因此受到越来越多的关注。虽然EON能够在发送端动态地调整调制格式，但在接收端，数字相干接收机需要在无先验信息的情况下自动识别接收信号的调制格式，来保障调制格式相关算法（如偏振解复用算法、频率偏移补偿算法、载波相位恢复算法等）的正常工作，并实现信号的正确解调。调制格式识别技术是EON的关键技术之一。
[0003]迄今为此，EON中的调制格式识别方法大致可分为两类：数据辅助型和非数据辅助型。数据辅助型基于相应的训练序列或导频符号进行调制格式识别。这些方法错误率较低，能根据不同的调制格式快速切换，计算复杂度较低。但是因为需要训练序列或导频符号，在一定程度上牺牲了频谱效率。非数据辅助型则基于接收信号的特征如峰均功率比、信号功率分布、累积振幅分布、密度峰值、强度轮廓分布等进行调制格式识别。但是，一些方法需要光信噪比等先验信息。近年来，机器学习在调制格式识别技术中得到了广泛的应用，如卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)、深度神经网络(Deep Neural Network, DNN)、概率神经网络(Probabilistic Neural Network, PNN)、支持向量机(Support Vector Machine, SVM)等。借助于机器学习算法强大的性能，这些方法可以获得较好的识别性能，但也需要大量的训练样本、复杂的训练过程和较高的运算资源。此外，如果传输链路情况发生变化，则可能需要重新训练模型，以确保最佳的识别性能。因此，针对自动数字相干接收机的调制格式识别问题，需要一种不要求任何训练或先验信息的低复杂度调制格式识别方法。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种基于信号包络平坦度的调制格式识别方法解决了现有调制格式识别方法需要先验信息、计算复杂度大的问题。
[0005]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：提供一种基于信号包络平坦度的调制格式识别方法，其包括以下步骤：S1、将接收到的信号光与本地振荡器产生的本振光进行混频，并通过光电探测器得到电信号，将电信号转换为数字信号；S2、对数字信号进行色散补偿、时钟恢复和恒模均衡，得到预处理后的数字信号；S3、对预处理后的数字信号进行幅度归一化，得到幅度均值为1的信号；其中幅度均值为1的信号包括单个波长上的水平偏振信号和单个波长上的垂直偏振信号；
S4、分别选取幅度范围在0~1、0~1.2、0~0.6的单个波长上的一路偏振信号并计算其包络平坦度，对应得到第一包络平坦度R1、第二包络平坦度R2和第三包络平坦度R3；S5、判断第一包络平坦度R1是否小于阈值th1，若是则进入步骤S6；否则进入步骤S7；S6、判断第二包络平坦度R2是否小于阈值th2，若是则判定当前信号的调制格式为QPSK；否则判定当前信号的调制格式为8QAM；结束识别；S7、判断第二包络平坦度R3是否小于阈值th3，若是则判定当前信号的调制格式为16QAM；否则判定当前信号的调制格式为32QAM；结束识别。
[0006]进一步地，步骤S4中包络平坦度的计算方法为：根据公式：获取信号的包络平坦度R；其中表示求均值；表示信号的幅度。
[0007]进一步地，步骤S5中阈值th1的获取方法为：获取QPSK调制格式且幅度范围在0~1的单个波长上的一路偏振信号的包络平坦度，并改变该偏振信号的光信噪比值，获取该偏振信号在不同光信噪比时的包络平坦度，并将最大包络平坦度记为A1；获取8QAM调制格式且幅度范围在0~1的单个波长上的一路偏振信号的包络平坦度，并改变该偏振信号的光信噪比值，获取该偏振信号在不同光信噪比时的包络平坦度，并将最大包络平坦度记为A2；获取16QAM调制格式且幅度范围在0~1的单个波长上的一路偏振信号的包络平坦度，并改变该偏振信号的光信噪比值，获取该偏振信号在不同光信噪比时的包络平坦度，并将最小包络平坦度记为A3；获取32QAM调制格式且幅度范围在0~1的单个波长上的一路偏振信号的包络平坦度，并改变该偏振信号的光信噪比值，获取该偏振信号在不同光信噪比时的包络平坦度，并将最小包络平坦度记为A4；将同时大于A1、大于A2、小于A3并小于A4的数值区间作为阈值th1的取值范围。
[0008]进一步地，步骤S5中阈值th1的值为1.32。
[0009]进一步地，步骤S6中阈值th2的获取方法为：获取QPSK调制格式且幅度范围在0~1.2的单个波长上的一路偏振信号的包络平坦度，并改变该偏振信号的光信噪比值，获取该偏振信号在不同光信噪比时的包络平坦度，并将最大包络平坦度记为B1；获取8QAM调制格式且幅度范围在0~1.2的单个波长上的一路偏振信号的包络平坦度，并改变该偏振信号的光信噪比值，获取该偏振信号在不同光信噪比时的包络平坦度，并将最小包络平坦度记为B2；将大于B1小于B2的数值范围作为阈值th2的取值范围。
[0010]进一步地，步骤S6中阈值th2的值为0.66。
[0011]进一步地，步骤S7中阈值th3的获取方法为：获取16QAM调制格式且幅度范围在0~0.6的单个波长上的一路偏振信号的包络平
坦度，并改变该偏振信号的光信噪比值，获取该偏振信号在不同光信噪比时的包络平坦度，并将最大包络平坦度记为C3；获取32QAM调制格式且幅度范围在0~0.6的单个波长上的一路偏振信号的包络平坦度，并改变该偏振信号的光信噪比值，获取该偏振信号在不同光信噪比时的包络平坦度，并将最小包络平坦度记为C4；将大于C3小于C4的数值范围作为阈值th3的取值范围。
[0012]进一步地，步骤S7中阈值th3的值为5.8。
[0013]本专利技术的有益效果为：本专利技术根据信号幅度的包络特征，在不需要知晓符号速率、光信噪比等先验信息的情况下，能在较大的光信噪比范围内准确识别不同调制格式，算法过程简单，不需要大量的训练样本提前对算法进行训练，计算复杂度低，识别响应速度快，且对频率偏移、载波相位噪声不敏感。调制格式识别得到的调制格式信息能提供给后续的调制格式相关算法，如多级模长均衡算法、频率偏移补偿算法、载波相位恢复算法等，以实现最优的系统性能。
附图说明
[0014]图1为本方法的流程示意图；图2为相干光通信系统仿真原理图；图3为四种调制格式信号的R1随光信噪比变化的曲线图；图4为QPSK、8QAM信号的R2随光信噪比变化的曲线图；图5为16QAM、32QAM信号的R3随光信噪比变化的曲线图；图6为具体实施的信号的符号数量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于信号包络平坦度的调制格式识别方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将接收到的信号光与本地振荡器产生的本振光进行混频，并通过光电探测器得到电信号，将电信号转换为数字信号；S2、对数字信号进行色散补偿、时钟恢复和恒模均衡，得到预处理后的数字信号；S3、对预处理后的数字信号进行幅度归一化，得到幅度均值为1的信号；其中幅度均值为1的信号包括单个波长上的水平偏振信号和单个波长上的垂直偏振信号；S4、分别选取幅度范围在0~1、0~1.2、0~0.6的单个波长上的一路偏振信号并计算其包络平坦度，对应得到第一包络平坦度R1、第二包络平坦度R2和第三包络平坦度R3；S5、判断第一包络平坦度R1是否小于阈值th1，若是则进入步骤S6；否则进入步骤S7；S6、判断第二包络平坦度R2是否小于阈值th2，若是则判定当前信号的调制格式为QPSK；否则判定当前信号的调制格式为8QAM；结束识别；S7、判断第二包络平坦度R3是否小于阈值th3，若是则判定当前信号的调制格式为16QAM；否则判定当前信号的调制格式为32QAM；结束识别。2.根据权利要求1所述的一种基于信号包络平坦度的调制格式识别方法，其特征在于，步骤S4中包络平坦度的计算方法为：根据公式：获取信号的包络平坦度R；其中表示求均值；表示信号的幅度。3.根据权利要求1所述的一种基于信号包络平坦度的调制格式识别方法，其特征在于，步骤S5中阈值th1的获取方法为：获取QPSK调制格式且幅度范围在0~1的单个波长上的一路偏振信号的包络平坦度，并改变该偏振信号的光信噪比值，获取该偏振信号在不同光信噪比时的包络平坦度，并将最大包络平坦度记为A1；获取8QAM调制格式且幅度范围在0~1的单个波长上的一路偏振信号的包络平坦度，并改变该偏振信号的光信噪比值，获取该偏振信号在不同光信噪比时的包络平坦度，并将最大包络平坦度记为A2；获取16QAM调制格式且幅度范围在0~1的单个波长上的一路偏振信号的包络平坦度，并改变该偏振信号的光信噪比值，获取该偏振信号在不同光信噪比时的包络平坦度...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝明，蒋学冻，
申请(专利权)人：四川轻化工大学，
类型：发明
国别省市：