一种基于弹性分光的空间光协作传输方法技术

本发明专利技术涉及一种基于弹性分光的空间光协作传输方法，属于光通信领域。针对传统协作传输系统使用固定分光器不利于光功率充分利用的问题，提出一种基于弹性分光的空间光协作传输方法。其主要思想是设计了一种基于相移器和耦合器的级联分光器结构，根据不同的空间信道状态，可实现不同空间光链路之间的灵活功率分配。基于弹性分光器，进一步设计出一种空间光中继选择与功率分配的深度强化学习算法，通过优化中继选择与功率分配，提高空间光协作传输系统在不同信道条件下的传输性能。系统在不同信道条件下的传输性能。系统在不同信道条件下的传输性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于弹性分光的空间光协作传输方法


[0001]本专利技术属于光通信领域，涉及一种基于弹性分光的空间光协作传输方法。

技术介绍

[0002]随着现代信息化社会的不断发展，人们对无线通信的需求越来越大，要求越来越高，传统通信方式已经无法满足人们对信息传输的要求。因此，自由空间光(Free Space Optical，FSO)通信技术应运而生。FSO通信技术采用激光作为传输载波，以自由空间为传输介质，可实现大容量高速率的信息传输且无须频谱许可。同时，FSO通信的基础设施无需部署线缆，设备安装灵活，可为偏远山区、海岛、太空等光纤不可达区域提供高速的通信连接。因此，FSO通信技术被列为我国发展空天地海一体化通信网络建设的战略关键技术之一。
[0003]然而，激光信号在空间中传输易受大气反射与散射影响引起损耗。同时，大气信道中温度变化和气压的不均匀性会导致折射率波动，即大气湍流。因此，FSO的通信质量受大气信道条件的影响十分明显。为了抑制大气湍流和损耗引起的光强衰落，扩大光通信系统的覆盖范围，中继协作技术作为一种有效的分集技术被广泛研究和应用。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于弹性分光的空间光协作传输方法，其特征在于：该方法为：系统发送端采用基于相移器与耦合器级联的弹性分光器，允许输入功率在分光器的不同输出端口之间按照任意比例分配；大气信道自适应的中继链路选择和光功率分配，利用深度强化学习算法，在无需信道数据集的条件下，以最小化系统误比特率为目标，根据不同大气信道状态，动态地选择空间光中继链路，并分配每条链路的光功率。2.根据权利要求1所述的一种基于弹性分光的空间光协作传输方法，其特征在于：所述大气信道自适应的中继链路选择和光功率分配具体步骤包括：1)在湍流强度与大气损耗时变的信道条件下，采用DQN算法不断学习拟合最优动作价值函数，预测并选择Q值最高的空间光中继链路集合，记为动作A1；2)根据大气信道的时变状态，利用DDPG算法中的Actor网络模拟策略函数，预测被选择的空间光中继链路功率分配方案，记为动作A2，利用Critic网络模拟动作价值函数计算中继链路功率分配方案动作A2的Q值；根据Q值判断Actor网络预测动作的好坏，策略函数的目标是决策出Q值最大化的动作；3)对中继链路选择动作A1和功率分配动作A2进行联合归一化，使得光功率按不同比例分配给选择的中继链路，未被选择的中继链路光功率为0；定义空间光中继链路选择和功率分配的Q值目标函数：其中r
t
为t时刻的奖励值，γ∈[0,1)为折扣率，Q(
·
)为神经网络拟合的价值函数模型，Q(s
t+1
,a
t+1
；θ)为t+1时刻的Q值，s
t+1
为t+1时刻的信道状态，a
t+1
为t+1时刻信道状态下的动作集合，θ表示网络权重；以大气信道作为深度强化学习的环境，定义奖励函数：r
t
＝|log
10 BER|
‑
3 (2)其中BER为误比特率，当BER小于10
‑3时奖励为正值，且BER越小奖励越高；将中继链路选择和光功率分配方案发送到环境后实时反馈奖励值和信道状态，更新目标函数y
t
；定义损失函数：J(θ)＝y
t
‑
Q(s
t
,a
t
；θ)2ꢀ...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘业君，王希，孙启明，冯淑华，郭磊，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：