华东师范大学 通信与电子工程学院，上海 200241
针对自由空间光（FSO）通信系统易受大气湍流效应影响的问题，为降低系统在饱和湍流情况下的误码率（BER），并且考虑到实际工程中需要在有限信噪比（SNR）下得到最大的分集增益，需要对系统的分集性能进行研究，以得到分集增益与SNR和系统链路数量等参数的关系。文章选择采用多输入多输出（MIMO）技术，设计了基于正交振幅调制（QAM）的MIMO-FSO通信系统，分析了系统在负指数分布信道模型下的性能表现，推导出系统的BER计算公式与分集增益相关参数（如分集阶数（DO）、分集阶数增量（IDO）和收敛速度（SOC）等）的闭式表达式，并利用数学软件Matlab进行仿真实验，通过蒙特卡洛仿真来验证所推导公式的准确性。仿真结果表明，MIMO技术在不增加发射功率和接收孔径面积的情况下，可以大幅度降低FSO通信系统的BER，且在饱和湍流信道下，系统链路数量越多或湍流强度越低时，DO随SNR增长到理论最大值的速度越快。MIMO技术有效地抑制了大气湍流对系统的负面影响，大幅提高了系统性能。在条件允许的情况下，尽量使用多的发射机和接收机可以使得系统在有限SNR下获得的分集增益更高，但是也需要考虑到实际工程中的部署成本和安装难度来选择合适的链路数量。
自由空间光通信 正交振幅调制 多输入多输出技术 误码率 分集阶数 FSO communication QAM MIMO technology BER DO
兰州理工大学 计算机与通信学院，兰州 730050
超奈奎斯特(FTN)技术可以提高无线光通信(OWC)系统的频谱效率，但信号在传输过程中会受到人为引入码间干扰(ISI)和大气湍流的影响，导致系统误码率(BER)性能恶化。针对此问题，文章构建了4阶脉冲幅度调制(4PAM)的多输入多输出(MIMO)FTN-OWC系统，通过采用MIMO技术抑制了大气湍流对信号的影响。在此基础上，推导了该系统在Log-normal信道下的理论BER，并分析了信道间相关性对系统BER性能的影响。仿真结果表明，当BER为10-4时，2×2 MIMO-FTN系统的BER性能较单输入单输出(SISO)-FTN系统提高了9.5 dB。当信道相关且相关因子低于0.6时，MIMO-FTN系统的BER性能优于SISO-FTN系统。
无线光通信 超奈奎斯特 多输入多输出 误码率性能 空间相关性 OWC FTN MIMO BER performance spatial correlation
1 北京交通大学 光波技术研究所，北京 100044
2 北京交通大学 EMC全光网络与高级电信网络重点实验室，北京 100044
针对多输入多输出（MIMO）检测算法在大规模模式数目的模分复用（MDM）光纤信道中用来补偿模式相关损耗（MDL）时，会出现计算复杂度过高、性能下降的问题，文章提出将大规模MIMO检测算法应用于光纤信道中。文章研究的算法有最小均方误差（MMSE）、共轭梯度（CG）、高斯-塞德尔（GS）、基于无穷范数的乘子交替方向（ADMIN）法和基于盒约束的优化坐标下降（OCDBOX）法。结果表明，在MDL受损的光通信系统中，OCDBOX算法表现出最好的误码率（BER）性能，但复杂度较高。而ADMIN检测算法具有次好的BER性能和较低的计算复杂度，因此在MDL受损的MDM系统中，ADMIN检测算法可以作为良好的候选方案。
模分复用 模式相关损耗 大规模多输入多输出检测算法 误码率性能 MDM MDL massive MIMO detection algorithms BER performance
重庆三峡学院 电子与信息工程学院, 重庆 404100
针对海岛间通信系统存在建设成本高和传输信号需要中继放大等问题, 文章采用曼彻斯特编解码设计了一种新型自由空间光(FSO)通信系统, 支持100 km海底光缆(采用G.654普通单模光纤)级联1 km FSO无线链路实现10 Gbit/s光信号的收发和传输。文章采用仿真实验测试了无线光信号在晴天、雨天和雾天中传输前后的时域波形、光谱、眼图和误码率(BER)等指标。研究结果表明, 光信号接收机灵敏度在背对背系统中为-18.92 dBm; 光信号接收机在晴天、雨天和雾天, 经100 km海底光缆级联1 km FSO信道传输信号时的灵敏度分别为-17.72、-16.66和-11.16 dBm。相关结果证明,应用曼彻斯特码的海岛间FSO通信系统在未来海域信息传输领域具有重要的潜在应用价值。
自由空间光通信 曼彻斯特码 海岛 光谱 误码率 FSO communication Manchester code island optical spectrum BER
1 Hainan Power Grid Co., Ltd., Haikou 570100, China
2 Power Dispatching Control Center of China, Southern Power Grid, Shenzhen 5180008, China
3 China Southern Power Grid Digital Power Grid Research Institute Co., Ltd., Guangzhou 511458, China
In this paper, we proposed a quality of transmission (QoT) prediction technique for the quality of service (QoS) link setup based on machine learning classifiers, with synthetic data generated using the transmission equations instead of the Gaussian noise (GN) model. The proposed technique uses some link and signal characteristics as input features. The bit error rate (BER) of the signals was compared with the forward error correction threshold BER, and the comparison results were employed as labels. The transmission equations approach is a better alternative to the GN model (or other similar margin-based models) in the absence of real data (i.e., at the deployment stage of a network) or the case that real data are scarce (i.e., for enriching the dataset/reducing probing lightpaths); furthermore, the three classifiers trained using the data of the transmission equations are more reliable and practical than those trained using the data of the GN model. Meanwhile, we noted that the priority of the three classifiers should be support vector machine (SVM)>K nearest neighbor (KNN)>logistic regression (LR) as shown in the results obtained by the transmission equations, instead of SVM>LR>KNN as in the results of the GN model.
optical networks quality of transmission (QoT) quality of service (QoS) link establishment physical performances bit error rate (BER) machine learning Frontiers of Optoelectronics
2021, 14(4): 513–521
广州医科大学基础医学院生物医学工程系，广州 511436
为了探索一种智能、无损检测黑色素瘤边界的方法，开发了一套具有紧凑结构和自动化软件的光纤光谱仪系统，并将其应用于皮肤色素沉积的鉴别。从样品中采集散射光谱后，用标准光谱进行相关测试，系统会根据相关系数自动给出判断。首先通过体外试验验证光纤光谱仪(FOS)系统快速智能检测色素沉积的可行性。用FOS 系统对一个红、绿、蓝三色墨水染色的琼脂模型进行光谱测量，其鉴定准确率达96%。进一步用FOS 系统检测墨水皮下注射构建的小鼠黑色素瘤模型，结果显示，墨水注射区与正常区光谱有显著差异。与标准墨水的光谱比对，墨水注射区域的相关系数为0.83±0.07，而正常组织的相关系数为0.18±0.05。从相关系数构建的图上可以清楚地识别出皮肤中墨水着色区域的边界。体内和体外试验都表明，FOS 系统对皮肤沉积色素的检测具有较高的敏感性和特异性，预示着其在黑色素瘤的临床诊断中具有广阔的应用前景。
光纤光谱仪 活体 黑色素瘤 边界检测 ber optic spectrometer in vivo melanoma margin detecting
吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点实验室, 长春 130012
随着新型微加工工艺的发展，传统的锥型光纤发展派生出数千种不同的微结构光纤.其中，S型光纤锥由于其体积小、质量轻、抗电磁干扰以及可以直接嵌入结构化系统的灵活性得到了迅猛地发展.随着对S型光纤锥研究的深入，基于S锥的各种结构和功能的光纤传感器不断地被提出，用于测量温度、应变、折射率、湿度和磁场等，不仅丰富了光纤传感器的种类，更加深了人们对传感机理的认识.本文全面回顾了S型光纤锥的研究进展，包括传感原理、制备方法、各种传感结构组合以及传感应用等，并对其发展进行了展望.
光纤 光纤传感 微结构光纤 马赫-曾德干涉仪 S型光纤锥 Optical ber Optical fiber sensing Micro-structured optical fiber Mach-Zehnder interference S fiber taper 光子学报
2019, 48(11): 1148009
Kumaraguru College of Technology, Coimbatore 641049,India
1 陆军工程大学石家庄校区 电磁环境效应重点实验室, 石家庄 050003
2 中国人民解放军国防大学 联合作战学院, 石家庄 050084
为研究电磁脉冲串重复率变化对数字通信电台阻塞效应的影响, 以某型数字通信电台为受试对象, 通过电磁脉冲注入试验, 研究了受试电台误码率随电磁脉冲串幅度、重复率的变化规律。结果表明, 重复率在50 Hz及其以下时, 同一脉冲重复率下, 随着脉冲幅度的增大, 受试电台误码率随之增大, 在达到敏感度判据标准后趋于稳定。不同脉冲重复率下, 电磁脉冲重复率与受试电台敏感误码率之间存在线性关系, 电磁脉冲重复率越高, 受试电台测得的误码率越大, 且受试电台误码率达到敏感误码率标准时, 脉冲幅值在允许的实验误差内基本相同, 通过分析可推测, 脉冲重复率在414 Hz以下时, 电台的阻塞效应属于单脉冲阻塞效应的累加, 只有达到一定重复率后脉冲作用才会出现重叠, 此时的敏感电压值会随着重复率的增大而减小。
电磁脉冲串 重复率 数字通信电台 误码率 阻塞干扰 electromagnetic pulse train repetition rate digital communication stations BER blocking interference 强激光与粒子束
2018, 30(10): 103207
西安工业大学 电子信息工程学院, 陕西 西安 710021
可见光通信要同时兼顾照明和通信的双重作用, 因此需要同时考虑光源布局及通信可靠性问题。为保证国际照明标准, 在总LED灯珠不变的情况下, 首先对光源布局进行了分析并数值计算了在同样功耗条件下3个及4个阵列布局方式的照度分布及均匀性。其次, 为了提高多阵列可见光通信系统有效性及可靠性, 将MIMO技术应用于VLC中, 采用STBC编码数值计算了多阵列布局方式下系统可靠性。结果表明, 在同样功耗条件下, 4个阵列的MIMO系统照度均匀性较3个阵列提高了20.9%, 当误码率为10-4时, 4×1系统较3×1系统的误码性能大约可提高2 dB, 4×2与3×2系统分别较4×1与3×1系统误码性能提高了6 dB与5 dB。
可见光通信 MIMO技术 STBC编码 LED阵列 误码率 visible light communication MIMO technology STBC encoding LED array BER 红外与激光工程
2018, 47(8): 0822001
