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题名基于BiGRU的水下可见光通信调制格式识别研究
被引量：1
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作者
高文笛
汪昀楷
徐迟
徐增熠
迟楠
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机构
复旦大学通信科学与工程系电磁波信息科学教育部重点实验室
上海低轨卫星通信与应用工程技术研究中心
上海市低轨卫星通信技术协同创新中心
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出处
《光通信研究》
北大核心
2025年第2期26-32,共7页
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基金
国家重点研发计划资助项目(2022YFB2802803)
国家自然科学基金资助项目(61925104,62031011)。
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文摘
【目的】水下可见光通信(UVLC)作为替代传统声波通信的前沿技术,以其高速率、大带宽、低延迟和高安全性获得了广泛关注,但同时也面临着水下信道环境复杂、信号功率衰减和光电器件不理想等因素导致的非线性效应等挑战。这些低信噪比(SNR)和非线性效应引起的信号劣化,会导致接收端难以正确识别并解调出原信号,而正确识别出信号调制格式才能为后续使用其他算法,如非线性补偿和频率偏移补偿,来提升通信性能打下基础。文章旨在解决UVLC系统中调制格式识别(MFR)的性能限制问题,特别关注在复杂水下环境中提高识别准确率和系统鲁棒性。【方法】针对以上问题,文章提出了一种结合双向门控循环单元(BiGRU)和坐标变换的创新MFR算法。文章所提算法充分利用BiGRU在时序数据处理上的优势和坐标变换的高效性,有效提取信号特征,显著提高了在水下环境中MFR的准确性。【结果】实验结果显示,在不同发射电压条件下,该算法对2正交振幅调制(QAM)、4QAM、8QAM、8幅度相移键控(APSK)、16QAM、16APSK、32QAM、32APSK、64QAM和64APSK共10种QAM和APSK信号调制格式的识别准确率均超过96%,训练速度提高了1倍,并且在低SNR和非线性失真环境下鲁棒性显著。【结论】文章所提算法显著提升了UVLC系统在复杂水下环境中的MFR性能,具有重要的应用价值和技术创新点,为未来水下高速通信技术的发展奠定了基础。
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关键词
水下可见光通信
调制格式识别
双向门控循环单元
非线性失真
信号特征提取
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Keywords
UVLC
MFR
BiGRU
nonlinear effects
signal feature extraction
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分类号
TN929
[电子电信—通信与信息系统]
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题名水下可见光通信星座几何整形和人工智能技术
被引量：2
- 2
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作者
林显浩
迟楠
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机构
复旦大学通信科学与工程系
鹏城实验室
上海低轨卫星通信与应用工程技术研究中心
上海市低轨卫星通信技术协同创新中心
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出处
《光通信研究》
2023年第4期21-27,共7页
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基金
国家重点研发计划资助项目(2022YFB2802803)
国家自然科学基金资助项目(61925104,62031011,62201157)
鹏城实验室资助项目。
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文摘
水下可见光通信(UVLC)具有高传输速率、大容量、低延时和低成本等优势,已成为水下通信领域可行且很有吸引力的替代方案,应用前景广阔。然而,UVLC性能受到带宽、各种线性或非线性效应等瓶颈问题的局限。为了缓解这些问题,文章研究了基于几何整形的振幅移相键控(APSK)调制和编码映射,提出了基于双向循环神经网络(BRNN)的波形级后均衡器。此外,文章还提出了用基于深度神经网络(DNN)的波形到符号接收机来代替传统的匹配滤波、下采样和后均衡等操作。实验表明,与传统接收机相比,基于BRNN后均衡电压动态范围提升了170 mV(69%),基于DNN的波形到符号接收机电压动态范围提升了245 mV(100%)。实验结果证明,基于BRNN后均衡和基于DNN的波形到符号接收机能有效提升系统性能,是未来UVLC中很有前景的技术方案。
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关键词
水下可见光通信
振幅移相键控
双向循环神经网络
后均衡
深度神经网络
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Keywords
UVLC
APSK
BRNN
post-equalization
DNN
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分类号
TN929
[电子电信—通信与信息系统]
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