基于遺傳算法優(yōu)化神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和異步幅度圖的調(diào)制格式識別研究.pdf

1、在現(xiàn)代信息社會(huì)中，終端用戶對寬帶數(shù)據(jù)和高速應(yīng)用的需求正不斷增長，這驅(qū)動(dòng)著通信網(wǎng)絡(luò)不斷升級。為了不斷增加數(shù)據(jù)傳輸量，單模光纖（single-mode fiber）、窄線寬激光器（single-frequency laser）、摻鉺光纖放大器（EDFA）、波分復(fù)用技術(shù)（WDM）和高級的調(diào)制方案等技術(shù)正快速發(fā)展，這使得光通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量已非常接近于香農(nóng)定理下的傳輸容量限制。光通信網(wǎng)絡(luò)將繼續(xù)增大容量和靈活性，并采用異質(zhì)傳輸來支持廣泛的數(shù)據(jù)傳輸

2、?？梢灶A(yù)見，未來的光通信系統(tǒng)將不再是一個(gè)操作完全遵循既成規(guī)范的相對靜態(tài)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)的鏈路結(jié)構(gòu)將隨著溫度，元件更換、老化，光纖維護(hù)而改變，并且需要能夠?qū)崿F(xiàn)“即插即用”的光節(jié)點(diǎn)更好地分配光網(wǎng)絡(luò)資。為了保證無誤差傳輸和信號服務(wù)質(zhì)量（quality of service。QoS），光性能監(jiān)測（OPM）技術(shù)中能提供信號管理、控制和優(yōu)化的服務(wù)，在動(dòng)態(tài)光網(wǎng)絡(luò)中至關(guān)重要。OPM監(jiān)測光信噪比（optical signal-to-noise ratio

3、。OSNR）、調(diào)制格式（modulation formats。MFs）和光纖鏈路的重要參數(shù)如色散（chromatic dispersion。CD）、偏振模色散（polarization mode dispersion。PMD)、光纖非線性干擾等。未來光通信網(wǎng)絡(luò)將存在多個(gè)調(diào)制格式（MFs）和線路速率（MLR）（如10/40/100 Gbps），為了支持這種異質(zhì)性。OPM技術(shù)應(yīng)具備調(diào)制格式識別（modulation format ident

4、ification。MFI）的能力，可以準(zhǔn)確識別光信號的調(diào)制格式并且可接入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)做特定監(jiān)測。
　　異步幅度圖（Asynchronous amplitude histograms，AAHs）分析和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（artificial neural network。ANN）模型是實(shí)現(xiàn)OPM技術(shù)有效的方法，并且表現(xiàn)出良好的估算精度，尤其是在調(diào)制格式識別（MFI）技術(shù)中。在異質(zhì)光通信網(wǎng)絡(luò)中，利用異步幅度圖作為神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的特征輸入可以有效地

5、實(shí)現(xiàn)調(diào)制格式識別，這是一種基于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和異步幅度圖的調(diào)制格式識別模型。
　　在本文中，遺傳算法（GA）被引入到基于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和異步幅度圖的調(diào)制格式識別模型中。該研究涵蓋如下：
　　首先，使用遺傳算法優(yōu)化用于識別調(diào)制格式的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值。基于遺傳算法優(yōu)化的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和異步幅度圖的調(diào)制格式識別模型可以實(shí)現(xiàn)更簡化的結(jié)構(gòu)、更高的識別精度來提高光性能監(jiān)測技術(shù)的效率。
　　再者，基于“稀疏采樣”技術(shù)的啟發(fā)，本文提出了一種

6、通過遺傳算法篩選出等價(jià)于完整異步幅度圖的稀疏異步幅度圖的方法，將稀疏的異步幅度圖作為基于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和異步幅度圖的調(diào)制格式識別模型的特征輸入?；谏窠?jīng)元網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法篩選出的稀疏異步幅度圖的調(diào)制格式識別模型可以通過更簡化的模型結(jié)構(gòu)、更低的運(yùn)算復(fù)雜度來提高光性能監(jiān)測技術(shù)的效率。
　　我們對不同損傷下的六種常用的調(diào)制格式：10 Gbps NRZ-OOK,40 Gbps ODB,40 Gbps NRZ-DPSK,40 Gbps RZ-DQ