光调制格式识别技术研究
发布时间：2020-05-08 02:19
【摘要】：为了适应迅速发展的信息时代,相干光通信技术变得越发复杂。随着可重构发射机的出现,相干接收机向着自适应方向发展,因此光调制格式识别技术的研究得到了广泛的关注。目前调制格式识别中应用最广泛的算法有神经网络和k-means等,神经网络属于监督式学习算法,但训练成本高;k-means属于非监督式学习算法,无训练成本但必须要提前确定k值。在此前提下,本文引入了非监督式学习算法中国餐馆过程(Chinese Restaurant Process,CRP)和迭代自组织数据分析算法(Iterative Self-organizing Data Analysis Techniques Algorithm,ISODATA)进行调制格式识别。两种算法不仅没有训练成本,还在k值选取上变得更加灵活。主要研究工作如下:1.阐述了相干光通信系统结构以及光调制格式识别一般流程。利用OptiSystem 和 MATLAB 搭建了比特率为 112Gbit/s 的 BPSK、QPSK、8PSK、8QAM和16QAM的相干光通信系统。2.研究了斯托克斯空间表征下基于CRP算法的光调制格式识别技术。仿真分析了调制格式识别率与OSNR、符号数量、光源线宽、传输距离和入纤功率下的关系,验证了该调制格式识别技术的可行性。3.研究了最小二乘拟合平面表征下基于ISODATA算法的光调制格式识别技术。仿真分析了不同调制格式在不同OSNR、符号数量、光源线宽、传输距离和入纤功率下的识别率,验证了所提光调制格式识别技术的可行性。由于增加了最小二乘拟合平面,整体均比CRP算法识别效果高。4.对比研究了 CRP算法、ISODATA算法和传统k-means算法的调制格式识别性能。结果表明,CRP算法和ISODATA算法的识别效果均优于k-means算法;ISODATA算法对PSK信号的识别效果优于CRP算法;CRP算法对QAM信号的识别效果优于ISODATA算法。
【图文】：
网络游戏、云计算、虚拟现实以及增强现实技术、人工智能等业务的大爆炸式发逡逑展，人们对于信息交流的需求与日俱增，加速推进了网络流量的增长。根据思科逡逑对于全球流量的预测，如图１－１所示，可以看出从２０１５年到２０２０年，全球流量将逡逑以２２％的复合年均增长率增长ｍ。随着未来５Ｇ的部署以及物联网的快速发展，全逡逑球对于数据流量的需求将达到指数级的增长速度。全球的数据流量几乎都通过光逡逑纤进行传输，为了满足不同的业务需求，进一步提升大容量并且高质量的光纤通逡逑信系统迫在眉睫［２］。逡逑７逡逑２５０邋－逡逑２00邋＿邋２２％复合年均增长率逦１９４．５逡逑Ｚ邋１６０．６逡逑１５０邋－逦一＾邋１３２．１逡逑ＦｉｌｌｌＩＩＩ逡逑２０１５逦２０１６逦２０１７逦２０１８逦２０１９逦２０２０逡逑图１－１邋２０１５－２０２０全球流量预测逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｇｌｏｂａｌ邋ＩＰ邋ｔｒａｆｆｉｃ邋ｆｏｒｅｃａｓｔ邋ｆｏｒ邋２０１５－２０２０逡逑光纤通信系统的发展最早开始于２０世纪６０年代，，随着１９６０年激光器的问世，逡逑１９７０年康宁公司依据高锟提出的设想制造出了第一根光纤以及１９７０年贝尔实验室逡逑成功研制出半导体激光器［３］，正式开始了光纤通信领域的研究，从此光纤通信得到逡逑了飞速的发展。传统光纤通信系统一般采用强度调制／直接检测（ＩＭ／ＤＤ）的方式［４］，逡逑虽然在成本以及可靠性方面具有明显优势，但这种方式只能采用ＡＳＫ调制格式ｔ５］，逡逑很大程度上限制了通信系统的传输速率，因此在对系统容量和速率要求更高的今逡逑天
统的系统容量，导致相干光通信系统并没有受到很大的关注。直到２１世纪后，随逡逑着相干检测接收机和数字信号处理（Ｄｉｇｉｔａｌ邋Ｓｉｇｎａｌ邋Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，邋ＤＳＰ）技术的迅速发逡逑展，相千光通信系统重新活跃了起来如图１－２所示，是相干光通信系统图。相逡逑干光通信系统将光域中信号的损伤转移到电域中进行补偿，接收机后端的数字信逡逑号处理尤为重要。数字信号处理模块中主要包括正交恢复与归一化、重采样、色逡逑散补偿、非线性补偿、信道均衡、频偏估计和载波恢复等子模块，通过对信号进逡逑行补偿处理来消除光纤信道以及器件对信号造成的损伤。因此相干光通信系统是逡逑作为大容量、长距离以及高频谱效率的光纤通信系统的最佳选择，是目前业界公逡逑认的通信传输网络系统。逡逑基带＾逦Ａ逡逑图１－２相干光通信系统图逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｃｏｈｅｒｅｎｔ邋ｏｐｔｉｃａｌ邋ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑复用技术在不改变本身通信系统的设置基础上，系统传输容量和速率均可以提逡逑高一倍。其中，应用最广泛的是偏振复用技术如图１－３所示，偏振复用技术主逡逑要利用光信号的偏振特性，将两个独立且正交的偏振态分别作为两路信道同时进逡逑行光信号的传输，从而成倍的提高系统传输容量和传输速率。但在偏振复用系统逡逑中
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.1
本文编号：2653946
【图文】：
网络游戏、云计算、虚拟现实以及增强现实技术、人工智能等业务的大爆炸式发逡逑展，人们对于信息交流的需求与日俱增，加速推进了网络流量的增长。根据思科逡逑对于全球流量的预测，如图１－１所示，可以看出从２０１５年到２０２０年，全球流量将逡逑以２２％的复合年均增长率增长ｍ。随着未来５Ｇ的部署以及物联网的快速发展，全逡逑球对于数据流量的需求将达到指数级的增长速度。全球的数据流量几乎都通过光逡逑纤进行传输，为了满足不同的业务需求，进一步提升大容量并且高质量的光纤通逡逑信系统迫在眉睫［２］。逡逑７逡逑２５０邋－逡逑２00邋＿邋２２％复合年均增长率逦１９４．５逡逑Ｚ邋１６０．６逡逑１５０邋－逦一＾邋１３２．１逡逑ＦｉｌｌｌＩＩＩ逡逑２０１５逦２０１６逦２０１７逦２０１８逦２０１９逦２０２０逡逑图１－１邋２０１５－２０２０全球流量预测逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｇｌｏｂａｌ邋ＩＰ邋ｔｒａｆｆｉｃ邋ｆｏｒｅｃａｓｔ邋ｆｏｒ邋２０１５－２０２０逡逑光纤通信系统的发展最早开始于２０世纪６０年代，，随着１９６０年激光器的问世，逡逑１９７０年康宁公司依据高锟提出的设想制造出了第一根光纤以及１９７０年贝尔实验室逡逑成功研制出半导体激光器［３］，正式开始了光纤通信领域的研究，从此光纤通信得到逡逑了飞速的发展。传统光纤通信系统一般采用强度调制／直接检测（ＩＭ／ＤＤ）的方式［４］，逡逑虽然在成本以及可靠性方面具有明显优势，但这种方式只能采用ＡＳＫ调制格式ｔ５］，逡逑很大程度上限制了通信系统的传输速率，因此在对系统容量和速率要求更高的今逡逑天
统的系统容量，导致相干光通信系统并没有受到很大的关注。直到２１世纪后，随逡逑着相干检测接收机和数字信号处理（Ｄｉｇｉｔａｌ邋Ｓｉｇｎａｌ邋Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，邋ＤＳＰ）技术的迅速发逡逑展，相千光通信系统重新活跃了起来如图１－２所示，是相干光通信系统图。相逡逑干光通信系统将光域中信号的损伤转移到电域中进行补偿，接收机后端的数字信逡逑号处理尤为重要。数字信号处理模块中主要包括正交恢复与归一化、重采样、色逡逑散补偿、非线性补偿、信道均衡、频偏估计和载波恢复等子模块，通过对信号进逡逑行补偿处理来消除光纤信道以及器件对信号造成的损伤。因此相干光通信系统是逡逑作为大容量、长距离以及高频谱效率的光纤通信系统的最佳选择，是目前业界公逡逑认的通信传输网络系统。逡逑基带＾逦Ａ逡逑图１－２相干光通信系统图逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｃｏｈｅｒｅｎｔ邋ｏｐｔｉｃａｌ邋ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑复用技术在不改变本身通信系统的设置基础上，系统传输容量和速率均可以提逡逑高一倍。其中，应用最广泛的是偏振复用技术如图１－３所示，偏振复用技术主逡逑要利用光信号的偏振特性，将两个独立且正交的偏振态分别作为两路信道同时进逡逑行光信号的传输，从而成倍的提高系统传输容量和传输速率。但在偏振复用系统逡逑中
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.1
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 雷菊阳;;基于中国餐馆过程的语音增强[J];上海交通大学学报;2013年04期
相关硕士学位论文 前4条
1 张艳秋;光纤通信系统中调制格式识别的研究[D];北京交通大学;2016年
2 荣宁;面向时域混合光信号的偏振解复用与调制格式识别技术研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
3 李敏良;基于高阶调制格式的相干光通信系统中色散与非线性补偿算法的研究[D];北京邮电大学;2014年
4 钱平;软件无线电调制自动识别技术的研究[D];江南大学;2013年
本文编号：2653946
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