光通信系统与网络技术

  • 三维显示业务对后5G/6G网络承载能力研究

    陈亮;余少华;

    文章认为以微纳光场调控及超表面光学技术为代表的手机裸眼3D显示应用,有可能带动移动通信网络实现跨越式的发展。针对全息三维显示产生的庞大海量数据,文章从手机裸眼3D图像的有效像素和空间深度层等几个不同的角度,定量地分析了全息三维显示业务所需要的网络数据带宽和往返时延,以及其他各网络承载能力指标的需求和未来趋势;根据国际标准化组织给出的最大峰值数据传输速率的定义,找出影响第五代(5G)乃至第六代移动通信系统(6G)网络承载能力的多种因素,定量给出了能够实现裸眼3D应用的几个具体指标,比如:聚合的载波数量、参数集的数量、大规模天线阵列的阶数和子载波间隔等,以期得到能满足未来全息三维显示业务的网络承载能力的安全边际。

    2020年03期 No.219 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 468K]
  • 基于混合线速率网络设备配置的节能方法

    揭水平;江云飞;符小东;陈伯文;

    在IP融合频谱灵活光网络中,为了降低网络中连接请求的阻塞率,提高能源效率,在建立光通道时,需要尽可能地减少频谱资源的占用以及网络设备端口的配置。灵活的网络设备配置可以有效降低能耗。因此,文章提出了一种基于混合线速率网络设备配置的节能方法。为了更好地评估所提出的节能方法,引入了一种传统能耗方法进行比较。仿真结果表明,与传统能耗方法相比,所提出的节能方法大幅度地降低了网络的阻塞率,并使网络能耗降低了20%以上,有效地提升了网络性能。

    2020年03期 No.219 8-11+68页 [查看摘要][在线阅读][下载 238K]
  • 室内可见光通信调制与解调技术的研究进展

    胡钦政;邵宇丰;龙颖;王安蓉;王壮;杨杰;

    近年来,基于发光二极管(LED)的室内可见光通信(IVLC)技术正逐步成为宽带光通信接入领域的研究热点。目前世界各国正在推动5G产业化工作,其中一个关键要求是必须实现更高的数据传输速率。为了进一步提高IVLC的传输速率和系统性能,需要引进更为先进的调制解调技术。文章介绍了IVLC技术的研究背景和系统模型,总结了IVLC中正交频分复用(OFDM)、离散多音(DMT)和无载波幅相(CAP)调制及多输入多输出(MIMO)等技术的研究进展,并对IVLC技术未来的发展趋势和所面临的挑战进行了分析。

    2020年03期 No.219 12-18+39页 [查看摘要][在线阅读][下载 424K]
  • 基于BSS方法的卫星信号高精度快速捕获

    黄婷婷;谭博;

    卫星信号的捕获速度和精度直接影响到软件接收机的工作性能。针对现有卫星信号的捕获方法无法实现对全球定位系统(GPS)卫星信号快速精确捕获的问题,文章提出一种基于盲信号分离(BSS)方法的GPS卫星信号高精度快速捕获方法。采用小波阈值降噪法对混叠的GPS卫星信号进行降噪处理,提高卫星信号的信噪比,利用提出的基于子空间估计算法的卫星信号BSS方法求解GPS卫星信号的多普勒频率和码相位,从而恢复出不可观测的各个源信号。实验结果表明,该算法能够对真实卫星信号实现快速精确捕获;对比传统算法,文章所提的捕获算法更加适用于对弱信号的捕获需求,该算法具有较好的工程应用价值。

    2020年03期 No.219 19-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 526K]
  • 高速光网络时钟恢复算法设计与实现

    徐源浩;吕建新;

    针对利用灵活光网络(FlexO)技术实现超100 Gbit/s业务传输过程中存在的时钟数据恢复问题,文章基于锁相环频率合成器,设计实现了一种新型的超100 Gbit/s光转换单元(OTU)帧结构OTUCn到n个100 Gbit/s帧结构OTU4业务数据转变的时钟数据恢复方案,可以在OTU4业务频点的一定频偏内,迅速恢复客户时钟,并实现对OTU4业务数据的重定时。仿真和实测表明,该方案能够有效满足FlexO中的时钟恢复需求,实时恢复的客户侧时钟抖动均<1×10~(-6),并能确保多路重定时的OTU4业务数据持续稳定的向下一级传输。

    2020年03期 No.219 23-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 741K]
  • 面向教育的多视点视频结合CDN解决方案

    郭湘南;王功乾;田路;

    多视点视频是由多个相机同时对同一场景拍摄形成视频的三维化技术。针对教育行业要求数字化转型的问题,文章提出将多角度呈现教学过程的多视点视频技术和内容分发网络(CDN)流媒体传输技术结合应用于远程教学。实验结果表明,面对远程教育的应用场景,多视点视频技术和CDN结合能够较好地解决教学中的需求和挑战,是未来的发展方向。

    2020年03期 No.219 30-32+78页 [查看摘要][在线阅读][下载 215K]

光电器件研究与应用

  • 基于神经网络的光子器件逆设计研究进展

    李世瑜;陈树文;姜斌;张占田;杨玉刚;贺有臣;朱华涛;张倩;余曼;

    光与纳米结构的相互作用一直是纳米光子学的重要研究内容之一,核心部件的纳米结构对光子器件的功能和性能具有决定性作用。纳米光子器件的设计存在两种思路:一是从物理原理出发的直观设计;二是根据所需光学响应探索最优结构的逆设计。近年来,逆设计在纳米器件中取得了一系列重要进展,尤其是最近将深度学习方法引入进来,开启了高性能纳米光子器件智能高效设计的新篇章。文章围绕纳米光子器件智能逆设计方法,分析归纳了这一新兴研究方向的产生背景、重要进展和典型应用,对智能逆设计面临的挑战及未来发展方向进行了展望。

    2020年03期 No.219 33-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 2030K]
  • 基于傅里叶拟合的多泵浦级联光纤拉曼放大器

    巩稼民;何佳蔓;徐雨田;田宁;张玉蓉;毛俊杰;尤晓磊;

    为改善密集波分复用系统中光纤放大器的增益平坦度和传输带宽,基于两段非同种光纤建立了一种多波长泵浦与级联技术相结合的理论模型,在不同位置注入不同波长组合模式的泵浦光。通过多泵浦同时抽运拓宽带宽、光纤级联平坦增益波动,利用四阶龙格-库塔法对N信道拉曼耦合波方程进行数值求解,采用具有高拟合度的傅里叶曲线拟合仿真谱线,使光纤拉曼放大器实现先放大后补偿,提升了信号光的传输带宽和平均增益值,在不使用增益均衡器的条件下能维持理想的增益平坦度。仿真结果表明,最终放大器平均增益值为36.75 dB,传输带宽为57 nm,增益平坦度仅为0.03 dB,能够为光纤拉曼放大器的设计提供参考。

    2020年03期 No.219 40-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 458K]
  • 基于非线性效应3×3通道微环谐振器的研究

    安士龙;高劭宏;

    基于微环谐振器的光通信器件理论模型研究一般采用线性传播因素的模型,没有考虑到非线性光学效应的影响。文章针对3×3通道微环谐振器在非线性作用下的波长和输出功率进行了研究和分析,推导了微环谐振器的耦合理论公式,重点考虑了氮化硅材料和磷化铟材料的不同非线性特性对微环谐振器通透比随输出光强变化的影响,并通过模拟仿真获取了微环谐振器通透比与波长的关系图象。仿真结果表明,磷化铟比氮化硅的非线性效应影响要更为明显,带来的串扰也较大,氮化硅材料微环谐振器最佳工作波长在0.7μm附近,磷化铟材料微环谐振器最佳工作波长在1.4μm。

    2020年03期 No.219 45-48+62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1425K]
  • 含U型腔MDM波导传感特性研究

    唐丹丹;关建飞;

    为实现结构紧凑且具有较高品质因数的纳米级折射率传感器,文章提出了一种含金属挡板的金属-电介质-金属(MDM)波导与U型谐振腔侧边耦合的等离激元波导结构。利用有限元分析法,定量分析了结构参数和介质折射率对该结构透射谱线及折射率传感品质因数(FOM)的影响。研究结果表明,U型腔中的二阶谐振模式产生谱宽较窄的离散态透射谱,而带有金属挡板的MDM波导形成较宽的连续态透射谱,两者相干叠加激发具有反对称线型法诺(Fano)共振。经过结构参数扫描分析得到优化后的波导结构折射率传感灵敏度可达800 nm/RIU,FOM可达47 382。该结构可以为纳米尺度的折射率传感器设计提供有效参考。

    2020年03期 No.219 49-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 678K]
  • 一种超小硅基多波长路由器的仿真研究

    陈淑凤;杨艳;张倩;陈立克;

    文章设计了一种超小的硅基多波长路由器,它可实现光通信窗口多波长的路由功能。首先用平面波展(PWG)方法分析了这种光路由的理论及其结构特性,然后用时域有限差分(FDTD)方法数值模拟了该类器件的导光波特性及光场能量传播特性。所设计的硅基多波长路由器具有透射效率高和整体尺寸超小(总长度在20μm左右)的特点,能同时实现1.31、1.55和1.65μm光波长的路由功能。

    2020年03期 No.219 55-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 491K]

无线通信技术

  • 基于人工表面等离激元的圆极化漏波天线

    程爱粉;白育堃;

    针对传统漏波天线只能辐射线极化波的问题,文章提出了一种新型圆极化漏波天线。其由均匀金属条组成等离子体波导,通过将圆形贴片周期性和非对称地加载在波导的两侧,天线的波束扫描角可以有效展宽。另外,在圆形贴片单元中引入微扰,可以实现圆极化性能。仿真结果表明,该天线的阻抗带宽为43.5%(<-10 dB),3 dB的轴比带宽为31.3%,频率为4.5~7.0 GHz时,波束扫描范围为120~70°,在频率范围内,天线的最大增益达到了12.48 dB。该圆极化漏波天线结构简单、易于加工且性能指标稳定,可应用于无线通信和传感系统中。

    2020年03期 No.219 58-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1321K]
  • 基于奖惩机制的5G PDCCH资源分配算法

    张德民;曾艳辉;

    在目前5G系统多用户和高速率的需求下,为实现高效高吞吐的物理下行控制信道(PDCCH)控制资源分配以提高系统性能,提出一种基于奖惩机制的分配算法来进行有效的控制资源分配。该算法首先综合考虑公共空间用户和专用空间用户的资源分配,在生成用户优先级列表时引入奖惩机制,以此改善小区边缘用户的阻塞性能和系统吞吐量,提高用户公平性,然后简化无线网络临时标识(RNTI)表格分配来进行控制资源分配。仿真结果表明,与已有资源分配算法相比,该算法在保证资源利用率不下降的情况下,阻塞概率降低了57%,分配延迟时间减少了30%,对实际工程应用具有良好的参考价值。

    2020年03期 No.219 63-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 513K]
  • 低复杂度的似然搜索树检测算法

    李小文;范艺芳;侯宁宁;

    大规模多输入多输出(MIMO)系统中,随着天线数目的增加,传统的信号检测算法的检测性能大幅度下降,复杂度呈指数增长。为了解决天线过多带来的复杂度问题,文章基于邻近搜索思想提出一种似然判定准则,作为搜索树分支策略。首先,构造二次规划模型,将其作为搜索树根节点,然后,寻找目标函数值最小的节点作为分支节点,最后将判定准则运用于分支节点降低分支复杂度。在调制阶数为4的正交幅度调制,误比特率达到10~(-4)时,文章提出的似然搜索树检测算法与传统搜索树算法相比,性能增益提升了约1.5 dB,复杂度降低了69.84%。仿真结果表明,在大规模MIMO场景下,文章提出的算法表现出了良好的性能及较低的复杂度。

    2020年03期 No.219 69-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 606K]
  • 基于相位差法和FRFT的Chirp信号参数估计算法

    廖烨;刘国峰;李康;周文峰;

    针对分数阶傅里叶变换(FRFT)对啁啾(Chirp)信号进行盲检测时存在运算量大的问题,文章提出一种针对Chirp信号参数估计的盲检测方法。首先利用改变窗长相位差法对Chirp信号进行粗估计,并利用最小二乘法进行拟合得到Chirp信号调频斜率粗估计值,然后通过FRFT对Chirp信号进行精细估计,并利用二分法对FRFT的阶次进行搜索,进一步降低算法的运算量。仿真结果表明,利用改变窗长相位差法和FRFT联合检测Chirp信号的方法,在低信噪比下具有较高精度的估计值,且其归一化均方误差接近克拉美罗下界,并且与FRFT穷举检测相比,极大地减少了运算量,具有很好的工程应用意义。

    2020年03期 No.219 73-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 628K]
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