基于ResBi-GRU的后均衡器在无缝光纤太赫兹集成通信系统中的应用

无缝光纤太赫兹集成通信已经成为6G领域的一种很有前景的技术。电子太赫兹通信系统具有高集成度、小型化和潜在低成本的优点,但其缺点是带宽小和谐波干扰水平高。提出了一种基于残差学习的双向门控循环单元(ResBi-GRU)模型作为此通信系统的后均衡器,这种模型能够利用残差学习对于输入输出间残差进行学习的特性,简化模型的复杂度,而不引起性能的损失。通过实验验证了在无缝光纤太赫兹集成通信系统中,在20%的软判决前向纠错(SD-FEC)阈值(2.4×10^(-2))下,离散多音调调制(DMT)信号通过5公里光纤和1米209 GHz太赫兹信号传输,数据传输速率达到74.82 Gbps。与未进行残差学习的方法相比,传输速率提升80 Mbps,同时空间复杂度降低为原来的50%。

基于双二进制编码的LED车灯通信系统研究

提出一种适用于LED(Light-Emitting Diode)车灯可见光通信(Visible Light Communication,VLC)系统的部分响应编码方式,用于解决车灯在有限带宽下的大容量传输。相比未编码系统,我们通过双二进制(Duo-Binary,DB)编码,使得基于无载波幅度相位(Carrierless Amplitude and Phase,CAP)调制的车灯系统最高传输速率提高了100 M,证明了其有效性。这是双二进制编码首次用于车灯可见光通信系统。实验结果表明,在经过2 m自由空间传输后,基于车灯系统单向最高传输速率超过了1.2 Gb/s,同时误码率(Bit Error Ratio,BER)低于7%硬判前向纠错码(HD-FEC)门限3.8×10^(-3)。并且在系统线性工作区域,双二进制编码是优于未编码的系统。所述实验系统能满足近距离车间高速通信。

全双工水下无线光通信系统自干扰问题研究

针对全双工水下无线光通信(FD-UWOC)系统中存在的自干扰限制系统通信性能的问题,文章提出了一种双波长收发分离的方法。基于Monte Carlo数值仿真方法,在Jerlov I、Jerlov IB和Jerlov II 3种典型水质下,分析了自干扰对450 nm单波长、525 nm单波长和双波长FD-UWOC系统性能的影响情况。仿真结果表明,水质越差,自干扰越强,并且自干扰的增强会显著降低FD-UWOC的光信噪比(OSNR),进而限制了系统的最远传输距离;采用双波长收发分离方法的FD-UWOC系统相较于单波长FD-UWOC系统能带来约60 dB的OSNR提升,从而可以实现更远的传输距离,其中,在Jerlov II类水质下传输距离提升了80 m,并能在Jerlov I和Jerlov IB类水质下实现大于100 m的有效传输距离。这些结果在FD-UWOC系统设计中具有一定的参考意义。

基于脉冲幅度调制的两发一收可见光通信系统

为了提高传统点对点单输入单输出(SISO)可见光系统的传输速率,提出了多输入多输出(MIMO)的可见光系统。考虑到接收端系统复杂度的问题,多输入单输出(MISO)可见光通信系统则更受关注。本文研究了基于脉冲幅度调制(PAM)的MISO可见光通信系统,并通过实验证明该系统在特定场景中的运用优势。此外,针对可见光通信系统中LED光源、功率放大器等关键器件存在非线性效应,本文基于两发一收的2×1 MISO可见光通信系统,设计了两路低阶PAM信号在光域叠加产生高阶PAM信号的新型的等概率编码映射方案,并通过RGB-LED的红灯完成净比特速率700 Mb/s的传输实验系统验证,证明了此方案在实际中的可行性及优越性。

基于LED车灯的车联网高速通信系统

提出了一种可适用于车联网中前车与后车之间的车灯可见光通信系统。发射端光源采用车灯LED模组,使用光二极管和示波器组成接收端,调制方式为离散多音频调制。我们将采集到的数据在计算机终端进行离线处理,在2 m的自由空间进行传输时,系统的单向传输速率达到181. 25 Mb/s,同时传输误码率低于误码门限3. 8×10-3,基本能满足现时路况中近距离的前车与后车之间的通信交互。最后,通过实验找到了该车灯模组在进行可见光通信时的最佳工作点,即驱动电流为340 m A,信号幅值为0. 7 V。

基于ISFA算法的LED车灯可见光通信系统

提出了一种使用车灯作为发射源的可见光通信系统。在该系统中,我们以车灯模块组成发射端,将移动终端的3. 5毫米耳机孔和高灵敏度的光电探测器(APD)组成接收端,使用的调制方式是DFTS-OFDM (Discrete Fourier Transform,Orthogonal Frequency Division Multiplexing),并且在其中使用ISFA (Intra-symbol frequency-domain averaging)算法以提高信道估计的准确性。我们同时做了MATLAB仿真和系统实验,通过改变距离、驱动电流、采样倍数等数值,计算系统的误码率(BER),并对系统的性能进行了比较。通过实验我们可以得到,当驱动电路范围为80～120 m A,传输距离小于5 m时,使用32QAM调制格式的系统BER在3. 8×10-3门限以下。

时间混合调制无载波幅度相位可见光通信系统

许多研究人员已经将基于发光二极管的可见光通信(VLC)与照明通信相结合,然而VLC系统的性能主要受限于系统带宽和信噪比(SNR),之前的实验并没有充分利用信道资源,特别是SNR资源。针对SNR资源利用问题,文章提出了一种基于时间的混合调制无载波幅度相位VLC系统,在该系统中,信号的实际调制级别不仅可以是一个整数,而且可以是一个十进制数,通过按一定的比例对比特进行分组,可以提高信道的SNR资源利用率。通过仿真和实验验证了该系统的可行性和有效性。实验结果表明,当驱动信号的峰峰值电压范围为0.65～0.86V时,可以获得约10%的比特率改善。

高速可见光通信的前沿研究进展

本文立足于通信领域近年来备受关注的研究热点--可见光通信,阐述了其研究背景和基础系统架构,围绕材料器件、高速系统、异构网络、水下可见光通信和机器学习等五个前沿研究方向展开了对可见光通信研究进展的探讨,并概述了现阶段高速可见光通信技术面临的若干挑战。最后展望了可见光通信的前景:在未来万物互联的智能时代,可见光通信将以其高速传输的优势成为通信网络中不可缺少的一部分,与其它通信方式合作互补共同造福人类生活。

基于光纤传送网的5G移动通信前传关键技术

移动前传网络是C-RAN(集中式/云无线接入网)技术中的重要部分。随着现代无线接入网络的发展演进,用户带宽需求的快速增长对网络的传输速率提出了更高的要求。文章回顾了移动前传网络的基本内容,分析了前传网络需要满足的各项需求,并对当前提出的各种前传网络的解决方案进行了详细的介绍。

可见光通信复用技术研究进展

随着对无线通信带宽需求的迅猛增长,人们对于高速数据接入的需求愈发迫切。借助可见光通信(VLC)复用技术可克服调制带宽约束,成倍提升VLC系统的传输容量,是目前VLC领域的研究热点。介绍了VLC复用技术的基本原理和关键技术,对近年来提出的多维复用技术和多输入多输出(MIMO)技术进行总结,并结合研究现状展望未来的发展方向。

LiFi:可见光通信技术发展现状与展望

近年来,随着半导体照明技术的普及,基于LED的可见光通信技术已经引起人们广泛的关注,并逐渐成为研究热点。本文将分析高速LED光通信技术的研究背景、系统架构、前沿研究,在前沿研究部分将着重介绍材料器件、高速系统、异构组网以及水下光通信系统等。同时分析高速LED光通信系统在高速化、集成化面临的问题与挑战,并给出相应的解决方案。最后,我们展望了高速LED光通信系统的前景:在未来6G时代,随着服务于各类场景的全频谱系统的建立,高速LED光通信技术作为系统不可或缺的一部分,将得到更多的关注与发展。

光学成像通信研究现状与展望

可见光通信(VLC)具有调制带宽高、安全性好、保密性优良等优点,成为了一种有发展前景的无线通信技术。随着智能设备的发展与推广,图像传感器得到了大量的普及,将图像传感器应用于接收端的VLC技术被称为光学成像通信(OCC)。OCC与VLC在相同的信道频段中工作,具有VLC优势的同时,在接收器方面有更多的优势。本文综述了OCC的原理,对其中涉及到的图像传感、同步等技术进行了简单介绍,主要对OCC中使用的调制方式进行了分析,并将其分为键控调制和颜色调制来讨论,最后对OCC存在的问题和发展前景进行了总结,希望能对OCC的研究提供一定的参考。

基于神经网络的后均衡方法在水下可见光通信中的应用

随着人类进一步推进对海洋的探索,人们对水下通信技术提出更高的要求。水下可见光通信(UVLC)具有高速、低延迟和高保密性的优点,吸引了广大研究者的关注。然而,在水下可见光通信中,水下信道环境很复杂,湍流、漫射、散射等因素严重影响信号传输的质量,同时,由器件引起的非线性失真限制着系统的性能。神经网络能够拟合复杂的非线性问题,开始被应用于可见光通信的信号均衡中。本文介绍了基于神经网络的后均衡方法在水下可见光通信中的应用,对比分析了DNN、DBMLP和TFDNet三种网络在非线性均衡方面的性能,并且讨论了不同计算复杂度对三者的影响,为在实际应用中采用不同的均衡方法提供参考。

W波段大容量光纤无线融合系统的关键技术

W波段（75~110GHz）作为一个新的RF（射频）波段,相比于其他波段有着更宽的带宽和更高的频率,在这个波段能够为移动数据通信提供千兆的无线链路,这已经成为下一代无线通信系统的一个热点话题。实现W波段大容量通信系统有多种方法,如高阶调制、天线复用和多频带调制等,目前这些技术从调制效率、频带利用率和带宽宽度等多方面已实现了系统的优化。文章深入介绍了W波段大容量光纤无线融合系统的背景、研究成果及技术支持,以期为未来的研究提供参考。

双信道WDM光纤无线集成太赫兹传输系统

为了进一步提升当前主流太赫兹系统的通信容量,本文基于光子辅助太赫兹生成技术、波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)、多输入多输出技术(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)以及先进的数字信号处理,提出一种N×N MIMO光纤-无线-光纤融合太赫兹传输系统模型,搭建双信道WDM的2×2 MIMO实验系统,并成功实现两路3 Gbaud四频相移键控(Quad-frequency Phase Shift Keying,QPSK)信号先后在10 km单模光纤(SMF-28)、3.8 m无线链路、2.2 km SMF-28上的传输,且误码率低于硬判决前向纠错(Hard-Decision Forward Error Correction,HD-FEC)的阈值3.8×10^(-3).

水下可见光通信星座几何整形和人工智能技术

水下可见光通信(UVLC)具有高传输速率、大容量、低延时和低成本等优势,已成为水下通信领域可行且很有吸引力的替代方案,应用前景广阔。然而,UVLC性能受到带宽、各种线性或非线性效应等瓶颈问题的局限。为了缓解这些问题,文章研究了基于几何整形的振幅移相键控(APSK)调制和编码映射,提出了基于双向循环神经网络(BRNN)的波形级后均衡器。此外,文章还提出了用基于深度神经网络(DNN)的波形到符号接收机来代替传统的匹配滤波、下采样和后均衡等操作。实验表明,与传统接收机相比,基于BRNN后均衡电压动态范围提升了170 mV(69%),基于DNN的波形到符号接收机电压动态范围提升了245 mV(100%)。实验结果证明,基于BRNN后均衡和基于DNN的波形到符号接收机能有效提升系统性能,是未来UVLC中很有前景的技术方案。

基于几何整形16QAM DMT编码的可见光视觉成像通信系统

随着发光二极管(LED)的广泛应用,基于LED的可见光通信(VLC)技术得到了长足的发展。但可见光系统中接受光功率、光电二极管带宽和传输距离之间存在着普遍的矛盾,为了缓解这种矛盾并且提高可见光系统的性能,本文提出了一种基于图像的几何整形(GS)16QAM(正交幅度调制) DMT(离散多音调制)编码的可见光通信方式,将GS 16QAM DMT编码调制与二进制灰度图像结合起来,以图像的形式来传输信号,并且在接收端将最大比率合并(MRC)技术与中值滤波和均值滤波相结合的解码方法。通过MATLAB仿真,我们发现相比较单一的均值滤波和中值滤波方式,与MRC结合可以使得系统误码率(BER)显著下降,并且在MRC比值为1.5的情况下,可以获得较好的传输效果,此外,我们对比了1555、4444、169和88四种GS环形星座分布情况,发现在本系统中几何整形的最佳形状是环形1555。

少模光纤强耦合通信系统信号恢复技术综述

采用少模光纤强耦合模分复用技术是大容量光纤通信系统的一种主要方案,而数字信号处理能在数字域补偿信道中带来的损伤,为信号恢复提供了灵活性并进一步提升传输容量。介绍了少模光纤强耦合通信系统中相比单模光纤系统所受到的额外损伤,并介绍了补偿损伤所使用的多输入多输出(MIMO)均衡算法、空时编码(STC)算法、干扰消除算法和最大似然估计算法的工作原理和主要研究进展,同时阐述了当前这些算法在复杂度、传输时延、光传输速率等方面仍存在局限性。结果表明,MIMO均衡算法结合STC有明显优势,在未来大容量长距离少模光纤强耦合通信系统中具有重要的应用意义。

基于蒙特卡洛仿真的水下四点单目测距研究

水下光通信系统在工作时需要及时获取与接收端的距离信息并进行高速通信。文章提出在水下蓝绿激光通信系统中加入单目测距功能,实现短距离视觉测距和长距离激光测距的水下光通信测距一体化研究。使用蒙特卡洛方法进行仿真,建立激光信号水下信道传输模型,模拟不同目标尺寸、不同距离和不同水质下的水下激光光斑图片,分析以上3种因素对水下单目测距精度的影响。考虑仿真图片光斑弥散和对比度降低对测距精度的影响,文章针对性地提出了一种对水下小尺寸光源目标、结合图像增强和Zernike矩亚像素点边缘检测的单目测距算法以提高单目测距算法的精度。通过实验室水池实验验证,文章所提算法精度达到了使用要求。

少模光纤强耦合通信系统中的关键器件综述

基于少模光纤的空分复用(SDM)技术是一种能将现有单模光纤通信系统的容量提高数十倍的关键技术,作为一种克服传统单模光纤通信系统容量瓶颈的有效手段,值得深入研究。本综述介绍了基于强耦合的少模光纤模分复用中的复用/解复用器、光纤放大器、少模光纤、光传输系统集成器件的关键技术及研究进展,介绍了部分较为经典的或是最新的强耦合少模光纤复用光传输系统的实验,并探讨了模分复用光传输系统的未来研究方向。