研究对象是偏移正交幅度调制的相干光正交频分复用通信（CO-OFDM-OQAM）系统的信道估计方法。为了减少训练序列所占用的频谱资源，进一步提升频谱效率，为偏振复用CO-OFDM-OQAM系统提出了一种新的频域信道估计方法。该方法利用偏振复用系统的解调原理和固有虚部干扰系数的对称性规律设计全负载型实值导频方案，结合插值法，将每个偏振态上训练序列需要占用的频域符号个数降低为4。此外，该方法的另一个优势是具有更好的功率峰均比。搭建了偏振复用CO-OFDM-OQAM系统的数值仿真平台，在背靠背（BtB）、100 km和200 km光纤传输3种场景下对所提方法的频谱效率、功率峰均比和信道估计性能进行了验证。获得的结果证实所提方法能够提高频谱效率，而且功率峰均比更加优良。
正交频分复用 偏振复用 信道估计 光通信系统 光学学报
2023, 43(13): 1306003
针对基于交错正交幅度调制的相干光滤波器组多载波(CO-FBMC-OQAM)通信系统的信道均衡问题, 提出了一种基于人工神经网络(CD-net)的信道均衡方法。CD-net融合了卷积神经网络和深度神经网络的优点, 能够完成CO-FBMC-OQAM通信系统的信道均衡任务。在CD-net中, 卷积神经网络模块首先对接收端畸变信号进行特征提取, 再由深度神经网络模块完成信号解调和信道均衡, 并恢复出原始信息。数值仿真结果表明: 与传统信道均衡方法相比, CD-net方法在误码率性能方面具有更大的优势, 能够较好地解决CO-FBMC-OQAM系统的信道失真问题。
光通信 滤波器组多载波 神经网络 信道均衡 optical communication, filter bank multicarrier, n
为了实现近红外波段的高灵敏度传感,设计并研究了一种基于表面等离子体共振的光子晶体光纤(Surface Plasmon Resonance Photonic Crystal Fiber,SPR--PCF)折射率传感器。该光纤横截面的空气孔排列方式是圆形晶格,呈现出向日葵形状。光纤包层的外壁淀积了氧化锡铟(Indium Tin Oxide,ITO)纳米薄膜,通过圆形光子晶格的缺陷模与表面等离子体模的耦合感知周围环境折射率的变化。利用有限元数值仿真对这种传感器的光学性质和传感性能进行了详细研究。结果表明,该传感器同时具有较大的折射率感知范围和较高的灵敏度;折射率测量范围可达1.29～1.39,最大波长灵敏度为19659 nm/RIU,折射率测量精度为2.92×10-5 RIU。
光子晶体光纤 表面等离子共振 折射率传感器 光纤传感器 photonic crystal fiber surface plasmon resonance refractive index sensor fiber optic sensor
1 兰州理工大学理学院, 甘肃 兰州 730050
2 兰州理工大学计算机与通信学院, 甘肃 兰州 730050
针对交错正交幅度调制的相干光滤波器组多载波通信系统,提出了一种新型联合估计算法。该算法通过对训练序列进行特殊的设计,同时完成了时间同步与信道估计任务,有效地提高了频谱效率。首先,根据相干光滤波器组多载波系统模型,仔细推导了时域波形的共轭对称性条件。在此基础上,提出了一种时间同步方法,该方法将伪随机序列与共轭对称性结合,提高了时间同步的准确性。然后,利用双相关导频原理进行信道估计,该方法既能规避固有虚部干扰的影响,同时又能保持时域波形的共轭对称性。最后,通过搭建数值仿真平台,研究了该系统的传输性能,仿真结果表明该算法可以有效地完成对时间同步和信道响应的联合估计任务。
光通信 滤波器组多载波通信系统 交错正交幅度调制 双相关导频 时间同步 信道估计 伪随机序列 中国激光
2020, 47(11): 1106001
为了解决受激布里渊散射快光在高吸收区产生损耗的问题, 通过分析普通单模光纤中双线泵浦产生的双布里渊增益线特性及在增益峰间实现脉冲的超光速传输理论, 利用有限元法数值模拟了双布里渊增益线处受激布里渊散射引起的快光特性。结果表明, 当频率分离因子大于0.596时, 可以观察到双增益峰; 当频率分离因子在1~5.25范围内时, 两个泵浦波产生的双增益峰之间可以明显地产生快光; 当频率分离因子为1.75时, 在双布里渊增益线之间的最大时间提前可达25 ps。当频率分离因子为2.42时, 三阶色散所对应的归一化色散长度为无穷大, 三阶色散可以得到完全补偿; 当频率分离因子大于2.464时, 脉冲展宽因子趋近于1, 可以实现无畸变传输, 但时间提前量小于13.52 ps。本文的研究结论对于在布里渊增益区实现快光具有一定的理论意义, 并对设计基于受激布里渊散射快光器件具有理论指导作用。
光纤 受激布里渊散射 双线泵浦 快光 fiber optics stimulated Brillouin scattering double-line pumps fast light
1 兰州理工大学理学院, 甘肃 兰州 730050
2 兰州理工大学计算机与通信学院, 甘肃 兰州 730050
针对激光器频偏较大的场景,研究了相干光滤波器组多载波通信(CO-FBMC/OQAM)系统的一种整数频偏估计与补偿方法。对以前的分数频偏研究工作进行了扩展,设计了一种混合型的训练序列结构。利用这种训练序列,不仅能完成分数频偏的估计,也能够实现对整数频偏的准确估计。利用数值仿真研究了该方法在CO-FBMC/OQAM系统中的有效性,结果表明该算法的准确频偏估计范围可以达到12倍子载波频率间隔,经过频偏补偿后的系统误码率可以低于前向纠错(FEC)极限。所提方法能够为CO-FBMC/OQAM系统的研究和应用提供有益的参考。
光通信 滤波器组多载波调制 正交频分复用 频偏估计 相干光通信系统 光学学报
2019, 39(12): 1206008
1 兰州理工大学计算机与通信学院, 甘肃 兰州 730050
2 兰州理工大学理学院, 甘肃 兰州 730050
针对传统光空间调制传输速率和激光器利用率较低,且要求激光器数目必须是2的整数次幂的问题,通过同时激活多个激光器并结合脉冲位置调制构建了一种适用于无线光通信的广义光空间调制(GOSM)方案。针对最大似然译码(ML)算法复杂度较高的问题,引入排序块最小均方误差(OB-MMSE)信号检测方法,利用平衡因子在综合考虑误码性能和复杂度的情况下,对OB-MMSE算法进行改进,并依据GOSM信号的特点对其权值进行修正;此外还推导了对数正态湍流信道中阈值的选取公式。最后,采用蒙特卡罗仿真验证了算法的性能,并将所提算法与经典ML、MMSE算法的误码性能和计算复杂度进行了对比。结果表明:与ML算法相比,所提算法在牺牲较小误码性能的情况下,能有效降低算法的复杂度;与MMSE算法相比,虽然所提算法的复杂度略有增大,但它可有效地降低误码率,而且还适用于接收机数目少于发射机数目的系统。
光通信 广义光空间调制 对数正态湍流信道 信号检测 排序块最小均方误差算法 光学学报
2019, 39(12): 1206002
1 兰州理工大学计算机与通信学院, 甘肃 兰州 730050
2 兰州理工大学理学院, 甘肃 兰州 730050
研究了大气衰减、湍流、瞄准误差和空间相关性共同作用的联合效应对大气无线光多输入多输出(MIMO)系统误码率(BER)的影响。利用泊松计数模型和指数相关模型,推导了联合效应下脉冲位置调制(PPM)的最大似然检测准则;采用Wilkinson近似方法推导了大气光MIMO系统BER的上界;仿真分析了联合效应中各因素对大气光MIMO系统BER的影响。结果表明,当大气衰减确定时,空间相关性对系统BER的影响最显著,抖动误差次之,湍流影响最小;当大气衰减变化时,传输距离是影响BER的最重要因素;另外,空间分集对系统性能的改善仅在信道独立时具有较好的效果,信道相关时效果并不明显。
光通信 多输入多输出 误码率 脉冲位置调制 联合效应 激光与光电子学进展
2019, 56(9): 090602
采用快速傅里叶变换算法, 数值模拟了双泵浦宽带布里渊吸收谱的受激布里渊散射快光.模拟结果表明信号脉冲的时间提前、衰减和脉冲展宽因子容易受到两个泵浦光的相对频率分离因子、输入泵浦光的功率以及光纤长度的影响.优化设计频率分离因子、输入泵浦光的功率以及光纤长度, 224 ps高斯信号脉冲实现了80 ps的最大提前量和0.87的最小展宽因子.研究结果可以提高光纤通信系统的数据速率, 降低脉冲失真.
光纤光学 受激散射 快光 光缓存 Fiber optics Stimulated scattering Fast light Optical buffer
