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作者：高文笛 ;汪昀楷 ;徐迟 ;徐增熠 ;迟楠 ;
单位：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;
摘要：【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。
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
基金资助：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）
