光通信系统与网络技术

  • 可见光通信系统接收机的优化设计与性能分析

    张琦;岳殿武;韩雨;

    文章在室内多小区可见光通信(VLC)系统中设计了一种使用视场角(FOV)不同的两种光电二极管(PD)的角度分集光接收机(2FOV-ADR),并且以面积频谱效率(ASE)最大化为目标进一步对接收机进行参数优化,包括接收机PD的仰角以及采用的合并方式。考虑了4种合并方案,即等增益合并(EGC)、选择合并(SBC)、最大比合并(MRC)和最小均方误差(MMSE)合并。作为对比,也仿真了单PD接收机(SR)和传统角度分集接收机(ADR)的室内信干噪比(SINR)分布及ASE性能。仿真结果表明,2FOV-ADR极大地改善了室内SINR分布,相比于单PD接收机和传统ADR,小区边缘位置处的SINR分别得到30和20 dB的改善,并且在不同用户数下,2FOV-ADR都具有最高的ASE。因此,2FOV-ADR可以实现比单PD接收机和传统ADR更优的性能。

    2020年01期 No.217 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1005K]
  • 长距离高精度的线性调频光时域反射仪

    王强;任晓林;易水寒;喻杰奎;张谱;李蔚;

    为了对西藏人烟稀少地区和单跨段传输距离很长的光纤链路进行检测,文章提出一种用于提高线性调频(LFM)光时域反射仪(OTDR)空间分辨率和测量距离的方法。该方法通过产生一个调频范围为200 MHz、脉冲宽度为20μs的强度调制模拟LFM信号来实现高的空间分辨率和大的探测距离。使用该方法在西藏地区的实际光纤传输链路中进行了实验测试,实验结果表明,该方法能够在长度为240 km的光纤链路上实现0.000 53 km的空间分辨率,与相同测量参数的单脉冲OTDR相比,动态范围提高了8.5 dB。

    2020年01期 No.217 7-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 849K]
  • 基于新型光纤的长距高速传输系统部署实践

    吴宇;康帅;林玲;

    为满足光传送网(OTN)系统截面容量大幅提升的需求,探索具有代表性的技术演进方向,中国移动在现网环境下基于G.654E新型光纤部署了长距离超100 Gbit/s干线OTN系统,集中应用一批OTN应用领域的前沿新技术,组织测试,得到了新型光纤的承载性能优势、实用传输距离、多种波道类型并存、能效和在线测量功能等实测结果,对关键新技术的应用价值评估和具体引入策略建议可作为下一阶段系统部署的参考。

    2020年01期 No.217 11-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 1126K]

光电器件研究与应用

  • 可重构阵列处理器光电混合互连原型系统实现

    付怡雯;蒋林;山蕊;吴皓月;樊萌;

    高效视频编码(HEVC)标准在提升编码性能的同时,对系统带宽提出了更高的要求。传统电互连方式存在带宽小和时延大的问题,而光互连的高带宽和低功耗为片上资源数据通信提出了新的解决方案。然而由于工艺水平的限制,集成光器件无法在现场可编程门阵列(FPGA)芯片内部实现。采用片外光器件模拟片上光互连系统可以达到原型验证的目的。文章基于BEE4开发平台在单片上采用电互连方式进行数据通信,在Xilinx V6系列芯片间通过接入4通道小型可插拔+(QSFP+)光模块搭建光通信链路,构建光通信网络,实现了光电混合互连网络原型系统。以分辨率176×144的标准测试序列akiyo_qcif_176×144.yuv为例进行测试,实验结果表明,以光链路替代片间电通信能够正确实现,且板间传输时间仅为电互连的一半,综合频率为51.327 MHz。

    2020年01期 No.217 17-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 2364K]
  • BOTDA系统偏振效应研究动态

    尚秋峰;李玉洁;

    文章对布里渊光时域分析(BOTDA)分布式光纤传感系统中的偏振效应机理及受激布里渊散射的矢量模型分析进行了阐述。对目前国内外的研究现状,从受激布里渊散射效应中偏振相关布里渊增益谱分析、控制偏振态以及抑制偏振衰落技术等方面进行了详细介绍。布里渊光纤传感系统矢量建模分析和偏振态控制技术具有很好的研究前景,对未来研究中利用偏振态的敏感特性进行分布式传感光纤的温度、应变和振动信息测量及抑制偏振衰落来提高光纤传感系统空间分辨率都具有参考价值。

    2020年01期 No.217 26-32+65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1775K]
  • 一种改进的高精度光谱寻峰算法研究

    江虹;郭宇龙;郑晓丹;刘鹏辉;周上清;

    针对被采样的超弱光纤光栅(FBG)反射光谱含有干扰噪声的问题,提出一种应用于大容量超弱传感网络的高速寻峰算法。该算法引入权重因子加入到最小二乘拟合算法实现加权最小二乘拟合(WLS)算法,对高斯曲线拟合系数进行优化,定位出中心波长,然后再通过非对称高斯修正(AG)对定位的中心波长进行修正,提出WLS结合AG(WLS-AG)的算法,实现抗噪声干扰高精度寻峰。通过实验,对比分析最小二乘拟合算法、质心算法、WLS算法及文章提出的WLS-AG算法分别在不同噪声下的峰值误差平均值,以及变温环境下误差平均值。实验结果表明,在高信噪比的情况下,WLS-AG算法连续20次重复性实验平均误差<1 pm,在低信噪比的情况下,平均误差约为10 pm;在不同温度下的检测误差在1 pm内,且最为稳定,满足超弱FBG传感系统精度解调的要求。

    2020年01期 No.217 33-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1452K]
  • 基于微环辅助的M-Z温度传感器

    孙枫;万静;呙明贤;王兆松;苗江云;

    针对普通马赫-曾德尔(M-Z)滤波器为了获得良好的滤波性能需要mm量级的臂长差的问题,文章提出了一种基于微环辅助M-Z滤波原理的温度传感器,其具有μm量级的尺寸。在M-Z滤波器的一个臂上耦合一个液体微环腔,利用微流控技术将一些温敏液体注入腔内,通过分析传感器的输出光谱,可以检测到温度的变化。实验结果表明,该传感器具有良好的滤波性能及温度分辨能力,消光比>10 dB,3 dB带宽<1 nm,温度检测分辨率可达到0.1℃。此外,通过改变微环中液体的种类,可以调节传感器的温度检测范围。

    2020年01期 No.217 38-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1591K]
  • 基于python的EDFA瞬态测试系统研究

    向登锋;余春平;赵建宜;

    为了减少测试过程中人为因素引起的误差,提高掺铒光纤放大器(EDFA)的测试质量和效率,文章基于python语言设计了能快速测试EDFA瞬态的自动测试系统。根据EDFA的工作原理和速率方程,联系光纤通信过程中产生瞬态的原因设计了合理的测试方法。利用接口总线实现了该系统可由一台计算机同时控制多台测试仪器,并且通过python语言实现仪器设备的自动化控制和"一键式"自动保存各个仪器设备的测试数据和图形。实验结果表明,该系统测试精度较高,操作方便,可扩展性好,能够充分满足用户对瞬态测试的要求。

    2020年01期 No.217 43-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 1642K]

无线通信技术

  • 基于5G系统的随机接入前导检测算法

    王丹;张怡凡;杜颜敏;

    针对已有的随机接入前导算法存在难以在实际基站中实现以及算法运算量大的缺点,文章提出了5G随机接入前导检测算法。首先将接收到的信号经过发送端的逆过程处理得到频域前导,然后生成频域ZC序列并进行分组,将各个组内频域ZC序列相加并与频域前导相关,最后通过设置阈值来检测前导序列,利用多天线分集梳理修改相对阈值的累积分布函数,根据相对检测阈值确定绝对检测阀值,即相对检测阈值与时变噪声电平的乘积。仿真结果表明,与频域固定阈值前导检测算法相比,在加性高斯白噪声信道中,所提算法的正确检测概率性能提升了1 dB;在节拍延迟线(TDLC300-100)信道中,所提算法的正确检测概率性能提升了2 dB。

    2020年01期 No.217 47-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 1556K]
  • 大规模MIMO系统中动态迁移导频分配

    卞宝银;付凯;史燕平;李秀彩;黄鑫;韩东升;

    大规模多输入多输出(MIMO)技术是5G的关键技术之一,由导频资源有限引起的导频污染是制约其发展的主要瓶颈之一,为此必须对宝贵的导频资源进行合理地分配以减小导频污染。已有的导频分配方案大多考虑静态导频分配,无法很好地适应用户位置不断变化的移动通信环境。文章针对大规模MIMO系统中用户移动时的导频分配问题,提出了一种动态迁移导频分配方法。该方法在两个相邻时隙间仅针对移动幅度较大的用户进行额外的导频优化,根据分配方案选择一个用户与之进行导频交换,对于其他的用户不改变原分配导频。复杂度分析及仿真结果表明,该算法相较于传统的导频分配方法可以显著地降低计算复杂度,并且与传统的导频分配方法具有相近的频谱效率,具有较高的实用价值。

    2020年01期 No.217 52-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1673K]
  • 太赫兹网络中基于中继的高效双信道MAC协议

    姚玉坤;赵子军;李其超;王磊;

    现有的太赫兹无线个域网双信道介质访问控制(MAC)协议工作在WiFi和太赫兹信道。由于这两种信道的频率相差极大,导致使用全向天线和定向天线的覆盖范围各不相同,这样便会使节点之间的消息传输成功率大大降低,同时也降低了网络整体的吞吐量。另外,在现有的太赫兹无线网络双信道MAC协议中还存在一定的冗余控制开销,这导致了信道利用率低。基于此,文章提出一种太赫兹无线网络中基于中继的高效双信道MAC协议(HE-BRMAC),HE-BRMAC分为中继辅助和自适应减少控制开销机制。通过这两种机制可达到提高消息传输成功率、提升网络整体吞吐量、减少控制开销和提高信道利用率的效果,尤其当节点数较多时,HE-BRMAC的效果更为显著。

    2020年01期 No.217 58-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1745K]
  • 基于棱镜阵列接收机的多小区可见光系统研究

    赵政铎;岳殿武;刘建开;肖佳琳;

    可见光通信具有环保、安全和能耗低等优点,是第5代移动通信的一个强有力补充。针对多小区多用户多输入多输出可见光通信系统中小区间干扰的问题,文章提出使用基于棱镜阵列的非成像接收机作为接收设备,并讨论了两种多小区划分方案来降低小区间干扰的影响,第1种是动态小区,第2种是非动态小区。仿真结果表明,经过光电探测器选择后,这两种方案都能有效地消除小区间干扰的影响。当用户处于干扰区时,动态小区方案的误比特率(BER)性能更优,但是其计算复杂度较高。当用户都处于非干扰区时,这两种方案的BER性能相同。

    2020年01期 No.217 66-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 2022K]
  • 用于水下通信系统的复合折反式接收天线设计

    贺锋涛;韦鹏程;张建磊;

    针对水下无线光通信系统中无法兼顾聚光效率和光斑均匀性的问题,文章设计了一种复合折反式接收天线。仿真结果表明,传统的菲涅尔透镜聚光效率只有58.725%,而新设计的复合折反式接收天线聚光效率达到86.557%。在保证高聚光效率的情况下,光斑的均匀性也较好,均匀度为0.659 3。随后分析了平行光源在不同角度入射时聚光效率和光斑位置偏移的变化,发现菲涅尔透镜在入射角为2°时聚光效率就只有3.582 2%;而文章所设计的复合折反式接收天线在入射角度为1.5°时,聚光效率仍可以达到50%以上,入射角度在4°时仍能检测到光斑。文章设计的接收天线在水下远距离无线激光通信系统中有很好的接收效果,该接收天线适用于高增益和小视场的水下无线激光通信环境。

    2020年01期 No.217 73-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1868K]
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