基于SVM的跨湍流信道OOK调制光通信信号判决
网络安全与数据治理 6期
李楚妤，王艺敏，徐智勇，汪井源，李建华，赵继勇
（中国人民解放军陆军工程大学通信工程学院，江苏南京210001）
摘要： 自由空间光在提供快速稳定的数据传输、抵御外界干扰以及极强的安全保障等方面都表现出色。激光在大气信道的传输过程中，通信性能普遍会受到大气状况的影响，大气湍流引起的光强闪烁效应将导致系统链路性能恶化。研究了弱大气湍流信道下自由空间光通信中通断键调制信号的判决方法，首先依据对数正态模型对真实弱湍流信道进行数值仿真，然后针对实际使用场景下信道条件未知、模型训练数据与实际情形不匹配等难点，使用数据增广方法训练提升支持向量机模型的判决效果，进而提高跨湍流信道的判决能力。实验结果初步验证了数据增广方法会提高信道不匹配情况下的支持向量机判决模型的效果。
中圖分類號：TN929.1
文獻標識碼：A
DOI:10.19358/j.issn.2097-1788.2023.06.014
引用格式：李楚妤，王藝敏，徐智勇，等.基于SVM的跨湍流信道OOK調制光通信信號判決［J］.網(wǎng)絡安全與數(shù)據(jù)治理，2023，42（6）：85-89.
文獻標識碼：A
DOI:10.19358/j.issn.2097-1788.2023.06.014
引用格式：李楚妤，王藝敏，徐智勇，等.基于SVM的跨湍流信道OOK調制光通信信號判決［J］.網(wǎng)絡安全與數(shù)據(jù)治理，2023，42（6）：85-89.
Optical communication signal detection for on-off key modulation of opticalcommunication signal across turbulent channels based on SVM
Li Chuyu，Wang Yimin，Xu Zhiyong，Wang Jingyuan，Li Jianhua, Zhao Jiyong
(College of Communication Engineering, Army Engineering University of PLA, Nanjing 210001, China)
Abstract： Free space optical communication performs well in providing fast and stable data transmission, resistance to external interference and strong security. In the process of laser transmission in atmospheric channels, the communication performance is generally affected by atmospheric conditions, and the optical scintillation effect caused by atmospheric turbulence will lead to the deterioration of system link performance. In this paper, the decision method of onoff key modulation signal in free space optical communication under weak atmospheric turbulence channel is studied. Firstly, numerical simulation of real weak turbulence channel is carried out based on lognormal model. In view of the difficulties such as unknown channel conditions and mismatch between model training data and actual situation, data augmentation method is used to train and improve the decision performance of support vector machine. Then the decision ability across turbulent channels is improved. Experimental results preliminarily verify that data augmentation method can improve the effectiveness of SVM decision model in the case of channel mismatch.
Key words : free optical communication; onoff key regulation; channel robustness; support vector machine(SVM)
0 引言
自由空間光通信(Free Space Optical,FSO)具有高速率、高傳輸容量、抗干擾、免頻譜許可、高保密性、通信性價比相比于光纖高等優(yōu)勢,是一種十分有前途的無線光通信技術。然而,在激光通過大氣信道傳播過程中,光束和周圍大氣微粒之間的相互作用產(chǎn)生的大氣吸收和散射等效應,對光接收功率產(chǎn)生一定影響。而大氣層中空氣密度的無規(guī)則起伏,稱為大氣湍流，是影響光信號質量最主要的原因。大氣信道光束經(jīng)大氣湍流作用后，引起光強閃爍和光束相位的隨機變化，造成接收信號的誤碼率提高，大大降低了接收信號的質量，最終使FSO系統(tǒng)的性能發(fā)生嚴重劣化。機器學習在無線光通信領域的運用目前主要集中在無線光通信中的光性能檢測、信道均衡與補償、光信號的測量和分析方面，它在克服湍流影響中的應用已在發(fā)展湍流模型、湍流模擬方法、非線性補償?shù)阮I域取得了進展。機器學習方法能夠有效地處理高復雜度優(yōu)化和高度非線性問題，為湍流模型的研究提供了新的思路。
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作者信息：
李楚妤，王藝敏，徐智勇，汪井源，李建華，趙繼勇
（中國人民解放軍陸軍工程大學通信工程學院，江蘇南京210001）
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