引用本文:

方晓东,徐智勇,汪井源,等. 基于K均值算法的逆向调制光通信信号判决方法[J]. 光通信技术,2021,45(12):46-49.

基于K均值算法的逆向调制光通信信号判决方法

方晓东1,徐智勇1*,汪井源1,李建华1,王卫卫1,赵继勇1,黄忠虎2

(1.中国人民解放军陆军工程大学 通信工程学院,南京 210001;2.苏州高博软件技术职业学院,江苏 苏州 215163)

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摘要:逆向调制无线光通信在无人机、小型化平台等领域具有广阔的应用前景,但是易受大气湍流的影响,接收信号会出现较大的低频随机性起伏,使用固定阈值的硬判决方法判决时误码率较高。为了提高信号判决的准确率,提出一种基于K均值算法的信号判决方法,通过学习接收到样值点的内在特征,依据其相似性动态自适应地对该窗口内的样值点进行分类。研究结果表明:湍流信道条件下,与传统的硬判决方法相比,基于K均值算法的信号判决方法误码性能更优,误码率为10-6时,信噪比需求降低约2 dB。

关键词:光通信;逆向调制;湍流;K均值算法;判决解调

中图分类号:TN929.1 文献标志码:文章编号:1002-5561(2021)12-0046-04

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2021.12.011

0 引言
      由于传统无线光通信的收发两端需要对称地装载激光发射/接收系统,并配备跟踪瞄准(APT)系统,这使得系统的重量、体积、功耗和技术复杂度大大增加。逆向调制无线光通信技术因其仅需单端对准,具有重量轻、体积小、能耗低和成本效益高等优点,现已成为通信领域研究的重要方向 [1]。然而,与传统光通信单向链路相比,相同通信距离下,逆向调制光通信系统中激光经历了往返2次(前向链路和后向链路)大气信道,受到的影响更加严重,接收端接收到的信号起伏更大,抖动更明显;加上器件自身条件的限制,逆向调制的传输速率和通信距离被严重制约。
  机器学习在光通信领域中的应用是一个新的研究方向,已在光性能监测、非线性补偿、故障检测、软件定义网络和物理层设计等领域取得了较大进展[2]。本文针对逆向调制无线光通信易受湍流影响、硬判决阈值自适应跟踪难的问题,提出一种基于K均值算法的信号判决方法。

3 结束语
       本文以解决湍流对信号造成的影响为出发点,提出了一种基于K均值算法的逆向调制光信号判决方法,能够较好地克服低频随机起伏的影响,提升系统的误码性能。本文的研究是以比特同步已经完成为前提的,下一步工作将进一步研究基于聚类算法的比特同步与判决方法。此外,算法初始聚类中心和聚类窗口的选取对算法性能有一定的影响,有待优化以提升系统判决性能。