Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Specialty Optics and Optical Access Networks, Shanghai Institute for Advanced Communication and Data Science, Shanghai University, Shanghai 200444, China
In this paper, we demonstrate a high-sensitivity and real-time heterodyne coherent optical transceiver for intraplane satellite communication, without digital-to-analog converter (DAC) devices and an optical phase lock loop (OPLL). Based on the scheme, a real-time sensitivity of -49 dBm is achieved at 5 Gbps QPSK. Because DAC is not needed at the transmitter, as well as OPLL at the receiver, this reduces the system cost. Furthermore, the least required Rx ADC bit-width is also discussed. Through theoretical analysis and experimental results, our cost-effective transceiver satisfies the scenario and could be a promising component for future application.
real-time coherent transceiver heterodyning intraplane satellite optical communication 
Chinese Optics Letters
2024, 22(3): 030601
作者单位
摘要
上海大学通信与信息工程学院特种光纤与光接入网重点实验室,特种光纤与先进通信国际合作联合实验室,上海 200444
为了利用模分复用(MDM)和超奈奎斯特(FTN)传输技术提高无源光网络(PON)的传输容量和频谱效率,同时也为了保证系统具有良好的误码率性能,本文提出了基于矩阵分解预编码和MIMO预均衡器的联合损伤补偿方法,用于消除超奈奎斯特模分复用无源光网络(FTN-MDM-PON)中存在的MDM信道损伤和FTN传输损伤。对于矩阵分解预编码技术,本文采用奇异值分解(SVD)预编码、带功率预分配的奇异值分解(SVD PA)预编码和Cholesky分解(Chol)预编码方式,分别将它们与MIMO预均衡器结合后对比三种联合方案降低FTN-MDM-PON系统误码率的效果。仿真实验结果表明:采用SVD PA预编码、Chol预编码与MIMO预均衡器结合的联合损伤补偿方法时,FTN-MDM-PON系统中的4个线偏振(LP)模式的FTN信号经过5 km少模光纤(FMF)传输后,接收端误码率能够低于7%硬判决-前向纠错(HD-FEC)门限3.8×10-3。其中,Chol预编码与MIMO预均衡器结合的联合补偿方案降低误码率的效果最优,相比于表现较优的SVD PA预编码结合MIMO预均衡器方案,接收光灵敏度提升了1 dB~3 dB。
光通信 无源光网络 模分复用 多输入多输出 超奈奎斯特 预编码 预均衡 
中国激光
2024, 51(5): 0506002
作者单位
摘要
上海大学通信与信息工程学院特种光纤与光接入网重点实验室,特种光纤与先进通信国际合作联合实验室,上海 200444
为解决模分复用无源光网络(MDM‐PON)模式间串扰的问题,本文提出了一种基于多输入多输出(MIMO)预均衡的串扰消除方法。利用帧头插入的时分训练序列,在接收端相干检测后估计信道的冲激响应,并将其用于发送端MIMO均衡器抽头系数的计算。采用线偏振(LP)模式的模分复用(MDM)传输仿真系统对所提方法进行验证,并将所提方法与基于迫零(ZF)预编码的串扰消除方法进行了对比。结果表明:连接5 km少模光纤(FMF)时,与迫零预编码相比,MIMO预均衡使各模式(LP01、LP11、LP21、LP31)信号的误码率在满足7%硬判决‐前向纠错(HD‐FEC)门限时的发送光功率分别降低了3.0 dB、4.1 dB、1.2 dB和9.2 dB。另外,考虑到光纤色度色散的影响,本文进一步提出了带色散预补偿的MIMO预均衡器结构,该结构可以实现对色散的补偿。
光通信 无源光网络 模分复用 多输入多输出 预均衡 模式串扰 
中国激光
2023, 50(6): 0606002
作者单位
摘要
上海大学特种光纤与光接入网重点实验室,特种光纤与先进通信国际合作联合实验室,上海 200444
研究了典型室内办公场景下,多用户多输入单输出(MISO)可见光通信(VLC)系统的物理层安全问题。针对未知数量的窃听者有可能出现在公共区域内任意位置的场景,提出了一种基于联合干扰的人工噪声生成方案以提高系统的保密安全性能。该方案利用用户所在区域的发光二极管(LED)作为信号源的同时,联合窃听者所在区域的LED一起发送干扰信号。由于窃听者位置随机且未知,故所提方案以最小化最坏情况下窃听者的信干噪比(SINR)为目标,通过干扰形成器的协作优化与设计使得干扰信号在不影响合法用户信号正常接收的前提下,最大程度地扰乱窃听者的接收。仿真结果表明,与传统的人工噪声方案相比,所提的联合干扰策略能明显降低窃听者的信干噪比和提高系统的保密速率,从而使得VLC系统的安全性能得到显著提升。
光通信 物理层安全 人工噪声 保密速率 
光学学报
2023, 43(4): 0406002
蒙建宇 1张洪波 1,*张敏 1蔡炬 1,**[ ... ]钟政 1
作者单位
摘要
1 成都信息工程大学通信工程学院, 四川 成都 610225
2 上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室, 上海 200072
为应对相干光通信系统中光纤非线性损伤,结合由非线性薛定谔方程的一阶摄动解推导出的三元组,提出一种基于深度神经网络(DNN)和改进型主成分分析(IPCA)的光纤非线性补偿(NLC)算法。为了验证提出的NLC方案的可行性,构建了单通道32 GBaud偏振复用16阶正交幅度调制(PDM-16QAM)的光传输系统。综合数值仿真结果表明,相较于DNN-NLC方案,IPCA-DNN-NLC方案以Q值降低0.06 dB为代价,使计算复杂度降低了90.7%,由此证明IPCA-DNN-NLC方案能以很低的复杂度实现相近的NLC性能;相较于数字反向传播(DBP)方案,IPCA-DNN-NLC方案在800 km的传输距离下Q值提升了0.91 dB,并可在不预知链路参数的情况下工作,具有普适性和鲁棒性。
光纤光学 相干光通信 深度神经网络 改进型主成分分析 非线性补偿 
光学学报
2021, 41(24): 2406002
Ya Guo 1,4Qiang Cai 1Zhiwei Jia 1Bingjie Xu 5[ ... ]Pu Li 1,2,3,*
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Advanced Transducers and Intelligent Control System, Ministry of Education, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China
2 School of Information Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China
3 Key Laboratory of Specialty Fiber Optics and Optical Access Networks, Shanghai University, Shanghai 200444, China
4 School of Electronics and Information, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China
5 Science and Technology on Communication Security Laboratory, Institute of Southwestern Communication, Chengdu 610041, China
6 Department of Informatics and Computer Engineering, University of West Attica, Athens 12243, Greece
7 School of Electronic Engineering, Bangor University, Wales LL57 1UT, United Kingdom
All-optical analog-to-digital conversion is a paramount issue in modern science. How to implement real-time and ultrafast quantization to optical pulses with different intensities in an all-optical domain is a central problem. Here, we report a real-time demonstration of an all-optical quantization scheme based on slicing the supercontinuum in a nonlinear fiber. In comparison with previous schemes through off-line analysis of the power of different optical spectral components in the supercontinuum, this, to the best of our knowledge, is the first demonstration of such functionality online in the time domain. Moreover, the extinction ratio among the quantized outputs can exceed 10 dB, which further confirms the feasibility of the proposed quantization scheme. The current 3 bit resolution in the proof-of-principle experiment is limited by the current experimental condition, but it can be expected to be greatly enhanced through improving both the spectral width of the generated supercontinuum and the number of filtering channels used.
all-optical analog-to-digital conversion photonic quantization all-optical signal processing supercontinuum generation 
Chinese Optics Letters
2021, 19(8): 081901
李春华 1,2,3吴雅婷 1,2,3,*余衍 1,2,3张倩武 1,2,3[ ... ]王涛 1,2,3
作者单位
摘要
1 上海大学特种光纤与光接入网重点实验室, 上海 200444
2 上海先进通信与数据科学研究院, 上海 200444
3 特种光纤与先进通信国际合作联合实验室, 上海 200444
针对正交频分复用无源光网络(OFDM-PON)中静态密钥产生的风险,提出一种以信道相位信息作为动态密钥的物理层混沌加密方案。通信双方在相干时间内估计上下行信道相位,得到混沌密钥初值;利用一维混沌系统生成的混沌密钥流对下行数据进行异或(XOR)加密和解密。该方案所得到的动态密钥随着时间的改变而不断更新,因此物理层的安全性能得到提升。实验结果表明,速率为3.625 Gb/s的16QAM的光OFDM信号经长度为25 km标准单模光纤(SSMF)传输后,通信双方的密钥具有良好的一致性,密钥空间达到10 15,系统传输的安全性得到有效增强,可成功阻止非法用户对传输数据的窃听。
光通信 正交频分复用无源光网络 信道 动态密钥 加密 
光学学报
2020, 40(10): 1006004
作者单位
摘要
上海大学特种光纤与光接入网重点实验室, 上海先进通信与数据科学研究院, 上海 200444
安全性低和较高的峰均功率比(PAPR)是正交频分复用无源光网络(OFDM-PON)系统所面临的主要挑战,为此提出一种基于二维混沌加密的选择性映射(SLM)方案。该方案利用二维Logistic映射分别产生随机交织器和相位序列对OFDM信号进行加扰,达到系统加密的同时降低PAPR的目的。仿真结果显示,与传统SLM算法和原始光OFDM(O-OFDM)信号相比,所提出的方案可分别获得0.5 dB和3.8 dB的PAPR抑制增益。实验证明,7 Gbit/s 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation) O-OFDM 加密信号可通过25 km标准单模光纤在强度调制/直接检测OFDM-PON系统中安全传输并且系统误码率性能得到改善。
光通信 强度调制/直接检测正交频分复用无源光网络系统 选择性映射 加密 峰均功率比 
光学学报
2019, 39(5): 0506004
作者单位
摘要
上海大学上海先进通信与数据科学研究院特种光纤与光接入网重点实验室, 上海200444
抑制高峰均功率比(PAPR)是强度调制/直接检测(IM/DD)光正交频分复用(O-OFDM)系统面临的一个挑战,选择性映射(SLM)是有效降低PAPR值的经典算法。提出一种改进的SLM方案,该方案利用离散多音调制(DMT),通过一次快速逆傅里叶变换(IFFT)和循环移位相加运算获得多个候选信号,达到降低计算复杂度的目的。仿真和实验结果表明,所提出的SLM方案在保证获得较好的PAPR抑制性能的前提下,显著地降低了计算复杂度,同时提高了系统接收灵敏度。
光通信 强度调制/直接检测 光正交频分复用系统 选择性映射 峰均功率比 
光学学报
2018, 38(8): 0806003
作者单位
摘要
上海大学上海先进通信与数据科学研究院特种光纤与光接入网重点实验室, 上海 200072
提出了一种改进的盲相位噪声补偿算法--两阶投影直方图(two-stage PH)算法。利用一系列均匀分布的测试相位对接收信号进行相位旋转,将得到的信号向实轴投影,获取投影直方图;统计投影中心附近星座点的数量,以数量最多对应的测试相位作为粗相移值;以粗相移值为中心均匀取一定数量的测试相位,重复一阶投影直方图的估计步骤,得到精确的相移值进行相位补偿。通过基于光梳状谱的双向相干光正交频分复用无源光网络(CO-OFDM-PON)实验系统对该算法的性能进行了验证。结果表明:该方法对10×8 Gbit/s的 CO-OFDM系统的公共相位噪声有很好的补偿效果,将16正交振幅调制(16QAM) CO-OFDM系统的误码率降低至少2个数量级。该算法测试相位的个数仅需一阶投影直方图算法测试相位个数的1/4,极大地降低了系统的复杂度,可用于CO-OFDM系统的公共相位噪声补偿。
光通信 相干光正交频分复用 投影直方图 公共相位噪声估计 
光学学报
2018, 38(4): 0406001

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