引用本文:

周顺勇,胡琴,陆欢,等. 基于幅值密度特征的调制格式识别方法[J]. 光通信技术,2025,49(1):101-106.

基于幅值密度特征的调制格式识别方法

周顺勇1,2,胡 琴1,2*,陆 欢1,2,张航领1,2,彭梓洋1,2

(1. 四川轻化工大学 人工智能四川省重点实验室,四川 宜宾 644000; 2.四川轻化工大学 自动化与信息工程学院,四川 宜宾644000)

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摘要:为了提升未来弹性光网络的性能,提出了一种基于幅值密度特征的调制格式识别方法。该方法将幅值密度特征作为改进的MobileNetV2模型的输入,通过特征识别确定调制格式类型,并引入了归一化注意力机制(NAM),实现对传输信号调制格式的精准识别。在28 GBaud 正交相移键控(QPSK)、8电平正交幅度调制(8QAM)、16QAM、32QAM、64QAM和128QAM传输系统中验证了该方案的可行性。实验结果表明:每种调制格式在达到100%识别准确率时所需的最低光信噪比(OSNR)均低于其对应的20%前向纠错(FEC)阈值,而且,在较宽的OSNR范围内达到了99.62%的识别准确率;在存在残余色散的光网络中,该方案仍能保持较高的识别性能。

关键词:调制格式识别;光通信;幅值密度特征;MobileViT;归一化注意力机制

中图分类号:TN929.11 文献标志码:文章编号:1002-5561(2025)01-0101-06

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2025.01.017

全文阅读精要

这篇文章是关于一种基于幅值密度特征的调制格式识别方法的研究,主要探讨了如何通过引入归一化注意力机制(NAM)的MobileViT模型来识别光信号的调制格式。以下是文件的核心内容总结:

  1. 研究背景与意义

    • 背景:随着光纤通信技术的发展,未来光网络将更加智能化和灵活,能够动态调整调制格式以适应不同信道条件,提高带宽资源利用效率。

    • 意义:调制格式识别(MFI)是保障光纤通信系统可靠运行的关键技术,特别是在弹性光网络(EON)中,对于瞬时服务传输请求至关重要。

  2. 现有方法的不足

    • 现有MFI方法虽然能在一定条件下保证准确率,但往往忽视了高阶调制格式(如128QAM)识别的重要性,尤其是在低信噪比(OSNR)条件下,高阶调制格式的信号特征容易被噪声掩盖。

  3. 提出的方法

    • 基于幅值密度特征的MFI方法:利用信号的幅值密度图作为特征,通过改进的MobileViT-NAM模型进行调制格式识别。

    • MobileViT-NAM模型:结合MobileViT网络和NAM注意力机制,能够在较少参数下实现高效且精准的特征提取和分类。

  4. 基本原理

    • 幅值密度图生成:对均衡后的数字信号进行归一化处理,提取幅值密度特征,生成幅值密度图作为模型输入。

    • MobileViT-NAM模型结构:包括卷积层、MobileNetV2模块、MobileViT模块等,通过NAM注意力机制增强对全局和局部信息的感知能力。

  5. 实验设置与结果

    • 实验系统:构建了一个28 GBaud偏振复用(PDM)相干传输系统,模拟了QPSK8QAM16QAM32QAM64QAM128QAM等多种调制格式。

    • 实验结果:在达到100%识别率时,所需最低OSNR均低于对应的20%前向纠错(FEC)阈值;在较宽的OSNR范围内,识别准确率高达99.62%;对残余色散(CD)具有较高的容忍度。

  6. 模型性能对比

    • 与其他深度学习方法(如MobileNetResNetVGG-likeMobileViT)相比,MobileViT-NAM模型在保持较低复杂度的同时,显著提高了识别准确率,减少了参数量和模型大小。

  7. 研究展望

    • 未来工作将考虑长距离传输及偏振模色散(PMD)等传输条件对模型性能的影响,持续优化网络结构以增强模型的鲁棒性和适应性。

    • 该方案有望推广至光网络中的其他数值监测领域,实现更高效、更智能的光网络管理。