[发明专利]一种基于条件生成对抗网络的光纤信道建模方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于条件生成对抗网络的光纤信道建模方法及系统。该方法包括：采集光纤通信系统的收发数据；所述收发数据包括发射端码元序列和接收端码元序列；对所述收发数据进行预处理，并划分为训练集和测试集；构建条件生成对抗网络模型；所述条件生成对抗网络模型包括生成器和判别器；通过所述训练集和所述测试集对所述条件生成对抗网络模型进行训练和测试；通过测试好的条件生成对抗网络模型对光纤信道进行建模。本发明不但具有较高的光纤信道建模精度，可以正确反应信号在光纤中传输时所受到的噪声、非线性效应、散射和损耗等的影响，同时，由于没有采用分步傅里叶方法中类似的迭代计算，因此计算复杂度也较低。

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，特别是涉及一种基于条件生成对抗网络的光纤信道建模方法及系统。

背景技术

在信息技术与互联网高速发展的时代，各种数据型应用层出不穷，人们的生活也因为这些应用的出现变得越来越便捷。为了提高信息的传输速度与容量，光纤通信被广泛地应用于信息化的发展。随着大数据、云计算的发展，具有大信息容量、高传输速率的光纤通信成为了通信技术的基石，同时成为了电信网的主要传输手段。与此同时，人们对现代光纤通信的传输容量与传输质量也提出了更高的要求，许多科研工作者开始加入到光纤通信的研究中。光纤中存在的各种如色散、损耗、非线性效应等因素会对光纤通信接收端的信号脉冲产生各种各样不同的影响。因此，为了更好得研究光纤通信从而提高光纤通信的传输容量与传输质量，一个能对信号在光纤中传输时的变化进行精确建模且计算较简单的仿真系统对光纤通信系统研究起到非常关键的作用。

随着光通信系统研究的不断发展，光纤通信的仿真建模技术也有多年的研究基础，光传输系统建模是在数字空间对完整的光传输过程进行模拟和分析，对于仿真验证、过程预演、辅助优化等具有重要意义。现阶段的仿真系统都是使用分步傅里叶方法对光纤信道进行建模，虽然这种方法确实可以对光纤信道进行精确建模，但是由于这种方法是一种迭代型的计算方法，因此其计算复杂度较高、花费时间较长的缺点也十分明显。同时也有人提出了如高斯噪声模型等的其他建模算法，虽然计算复杂度较低，但是这些建模方法几乎都无法精确反应出信号在光纤信道中传输时所受到的噪声、非线性、散射和损耗等的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于条件生成对抗网络的光纤信道建模方法及系统，用以实现对光纤信道进行较高精度建模的同时，降低计算复杂度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于条件生成对抗网络的光纤信道建模方法，包括：

采集光纤通信系统的收发数据；所述收发数据包括发射端码元序列和接收端码元序列；

对所述收发数据进行预处理，并划分为训练集和测试集；

构建条件生成对抗网络模型；所述条件生成对抗网络模型包括生成器和判别器；

通过所述训练集和所述测试集对所述条件生成对抗网络模型进行训练和测试；

通过测试好的条件生成对抗网络模型对光纤信道进行建模。

可选地，对所述收发数据进行预处理，并划分为训练集和测试集，具体包括：

将所述发射端码元序列的首尾各补上k个0，并将每个码元r_i与码元r_i前后的k个码元进行组合，得到条件向量；

将所述条件向量与生成的随机向量进行拼接，得到特征向量；

将所述特征向量划分为训练集和测试集。

可选地，所述生成器包括输入层、线性层和输出层；所述线性层的激活函数为LeakyReLU函数。

可选地，所述判别器包括输入层、双向门控循环单元、展平层、线性层和输出层；所述线性层的激活函数为Sigmoid函数。