基于载波调制的光纤通信网络传输质量提升方法_蔡崇武.pdf

第 44 卷第 3 期2023 年 3 月激光杂志LASE JOUNALVol.44，No.3March，2023http /www laserjournal cn收稿日期:20221013作者简介:蔡崇武(1983)，男，硕士，研究方向:数据通信网络、医院办公自动化、医院信息化、钉钉应用等。Email:ccw10232050 163 com基于载波调制的光纤通信网络传输质量提升方法蔡崇武1，21中国科学院肿瘤与基础医学研究所，杭州310022;2中国科学院大学附属肿瘤医院浙江省肿瘤医院，杭州310022摘要:光纤通信网络传输信道畸变，影响了光纤通信网络传输质量，为此，提出了基于载波调制的光纤通信网络传输质量提升方法。构建光纤通信网络传输的传输大数据采集和特征分析模型，结合模糊聚类方法进行光纤通信网络输出信道的扩频处理，采用载波调制方法进行光纤通信网络的波特均衡控制，抑制光纤通信网络传输信道畸变，优化光纤通信网络传输质量。结果表明，采用该方法进行光纤通信网络传输精度可达96.2%，网络信道均衡性较好，输出误码率较低，在 16 dB 和 13 dB 时可达最低误码率，有效提升了光纤通信网络传输质量。关键词:光纤通信网络;载波调制;扩频处理;信道均衡性;传输质量中图分类号:TN919文献标识码:Adoi:10.14016/j cnki jgzz.2023.03.185A method for improving transmission quality of optical fibercommunication network based on carrier modulationCAI Chongwu1，21Institute of Cancer and Basic Medicine(ICBM)，Chinese Academy of Sciences，Hangzhou 310022，China;2Cancer Hospital of the University of Chinese Academy of Sciences;Zhejiang Cancer Hospital，Hangzhou 310022，ChinaAbstract:The transmission channel distortion of optical fiber communication network affects the transmission qual-ity of optical fiber communication network Therefore，a method to improve the transmission quality of optical fibercommunication network based on carrier modulation is proposed The transmission big data acquisition and characteris-tic analysis model of optical fiber communication network transmission is constructed Combined with the fuzzy cluste-ring method，the spread spectrum processing of the output channel of optical fiber communication network is carriedout The carrier modulation method is used for baud equalization control of optical fiber communication network，so asto suppress the transmission channel distortion of optical fiber communication network and optimize the transmissionquality of optical fiber communication network The results show that the transmission accuracy of optical fiber commu-nication network using this method can reach 96.2%，the network channel balance is good，the output bit error rate islow，and the lowest bit error rate can be reached at 16 dB and 13 dB，which effectively improves the transmissionquality of optical fiber communication networkKey words:optical fiber communication network;carrier modulation;spread spectrum processing;channel e-qualization;transmission quality1引言光纤通信网络是一种新型的网络传输系统，通过光纤技术形成传输速度快、运行安全、有效的网络传输平台，具有传输一体化的特点。随着光纤通信网络http /www laserjournal cn通信技术的快速发展，光纤通信网络的应用越来越广泛1，光纤通信网络传输过程中，受到外界环境干扰因素影响，导致传输数据丢失，影响传输质量，为此相关的光纤通信网络传输质量方法研究受到人们的极大重视2。文献 3 利用卷积神经网络捕捉光纤传输信号的非线性变化特征，在非线性拟合后利用量子粒子群优化算法进行优化，改善了光纤传输的通信质量，但是该方法存在信道均衡性有待进一步优化的问题。文献 4 利用原始去噪算法对收集的非平稳数据样本进行去噪后，利用时间加权方法依据置信度对非平稳数据进行去噪，提高光纤通信网络传输质量，但是该方法网络传输的自适应性有待提高。文献 5 采用 FP-GA 作为主控制器，设计了光纤通信传输系统，该系统可以正确可靠地执行光纤通信数据传输任务，具有评估可靠性较高，误差较低，响应时间较快的优点，但该方法的数据聚类性有待进一步提升。针对上述问题，提出基于载波调制的光纤通信网络传输质量提升方法，构建光纤通信网络传输信道模型，结合载波调制方法，实现提升光纤通信网络传输质量，最后进行仿真测试分析，得出载波调制可以有效提升光纤通信网络传输质量，降低误码率的结论。2光纤通信网络传输大数据采样和预处理2.1光纤网络的传输大数据分析为了提升光纤通信网络传输质量，在信号层面和大数据分析模型基础上进行光纤通信网络传输的大数据监控，结合模糊检测6 方法，提升光纤通信网络传输质量。光纤通信网络传输质量决策模型描述为一个具有 n 个输入和 m 个输出参量的多元统计分析模型，采用模糊决策和综合调度方法，进行光纤通信网络传输质量决策调度，采用基向量特征加权处理，结合自适应的融合调度方法7，得到光纤通信网络传输质量检测的加权分布矩阵形式:x(1，2，n)12n=(1)在上述公式中，向量=(1，2，n)表示为光纤通信网络传输的统计特征量，=(1，2，n)T为光纤通信网络传输的模糊决策向量，光纤网络的传输数据的分组转发模型为 G(O)=(V，E，LV，LE，)，:ELE表示光纤网络传输的关联映射。采用实时负载均衡控制方法进行光纤网络的流量预测8，得到光纤通信网络传输的最优解问题:=1，2，k(2)u=u1，u2，uk(3)=11k(4)构建光纤通信网络传输统计分析模型，根据特征分解结果进行光纤通信网络传输质量的自适应参量估计9，得到数据挖掘输出为x(t)ejt2cot=Nn=Nxn2 x()ej(cot)n2(2 x)2sinc 2 x t n2 x()(5)其中，N=(x)2表示光纤网络传输的量化长度，根据大数据挖掘结果进行光纤通信网络传输质量的控制。2.2光纤网络传输数据特征分析采用负载均衡方法进行光纤通信网络传输的信道均衡调节，建立光纤通信网络传输的输出相关性检测模型10，光纤通信网络传输数据滤波模型如图 1所示。图 1光纤通信网络传输数据滤波模型以图 1 的数据滤波模型为基础，利用相邻帧参数测量方法，进行光纤通信网络传输的输出稳定性调节11，在信号输入端，得到光纤通信网络传输的各支路信号 G(V，r)，(rrmax，(0，1)，rmax=(P(N0)1)1/)。计算光纤通信网络传输的第 k 条衰落信道的相移，在输入端输入采集的光纤网络大数据，反馈调节模型为w(l)=E(w(k)wH(k+l)=l12e(0)222a()aH()d(6)式中，0和 两个参数分别表示光纤网络的传输数据的相位和调节参数，采用前馈滤波方法，进行输出特征分析，表示为x(t)=e an(t)ej2fcn(t)sl(tn(t)ej2fct(7)利用 Viterbi 算法完成光纤通信网络传输质量预测，特征提取结果为681蔡崇武:基于载波调制的光纤通信网络传输质量提升方法http /www laserjournal cnc(，t)=nan(t)ej2fcn(t)(t n(t)(8)其中，an(t)是第 n 条传输信道上的自相关特征匹配函数，用 Ns表示信道多径扩展覆盖的码元个数，Ms表示光纤通信网络传输信号集的大小，得到光纤通信网络传输的衰减系数为h(t)=Pi=1aip(t i)(9)其中，ai和 i分别是光纤通信网络传输的时间延迟和频率响应，结合光纤通信网络传输分布，进行光纤网络传输数据特征分析12。3光纤通信网络传输质量优化3.1网络传输信道均衡建立光纤通信网络传输的输出相关性检测模型，采用互相关联检测方法进行光纤通信网络传输的过程控制性调节，结合匹配滤波检测方法，光纤通信网络传输质量的加权系数:b1，b2，bv=argmin b1，b2，bv(maxVv=1bv xv 0，1nNVv=1bvxv2)(10)采用大数据挖掘方法，从 n 个光纤通信网络传输质量特征向量中挖掘出反映光纤网络质量的随机分布向量，选取 m 个向量构成光纤通信网络传输质量检测的变换矩阵 A，即:A=(1，2，n)，mn，得到抽头间隔为 MT/N，其中 M 和 N 为整数，光纤通信网络传输 的 子 序 列 Xv，v=1，2，V，得 到 x=Vv=1bvxv，对 x进行线性加权控制，此时光纤通信网络传输质量特征矩阵 A 能够用 mn 矩阵进行描述，对质量矩阵进行 y=ATx 变换，得到光纤通信网络传输质量正信号 s+k表示为s+k=Vmaxx+k Vmaxx+k0 x+k Vmax(11)建立光纤通信网络传输质量模型，采用时间平均统计分析方法进行网络负载均衡控制13，得到输出信号 sk表示为sk=xk+k(12)通过最大似然估计方法进行传输质量的参量估计，构建自适应横向滤波器14，得到光纤通信网络传输的信道均衡模型为ta=E(Ta)=t0a+t0aE(Va)n)E1(Ca)n()，aA(13)E(Ta)2)=(t0a)2+2(t0a)2E(Va)n)E1(Ca)n()+(t0a)2E(Va)2n)E1(Ca)2n()，aA(14)at=Var(Ta)=E(Ta)2)(E(Ta)2，aA(15)传输质量检测的过程误差:x=x x=njm+1(aj bj)j(16)2=E x2=nim+1E(ai bi)2(17)结合分组样本回归分析方法进行分组检测，提高信道的均衡性15。3.2光纤通信网络传输质量输出配置采用载波调制方法进行光纤通信网络的波特均衡控制，采用自适应加权方法进行光纤通信网络传输信道畸变抑制16，得到光纤通信网络传输码元输出为mk=k()=0=E xk=+xkf(x)dx(18)显然