重庆邮电大学 通信与信息工程学院，重庆 400065
【目的】针对自由空间光（FSO）链路和射频（RF）链路的保密信息容易被外部窃听者窃听的问题，为提升混合RF/FSO通信系统的保密性能，同时考虑到实际工程中FSO链路往往无法满足视距条件且不同天线分支之间会由于收发模块小型化产生相关性，需要对可重构智能表面（RIS）辅助的混合RF/FSO系统的安全性能进行研究，以得到系统安全性能与RIS部署位置和天线相关性程度等参数的关系。
【方法】文章考虑单个窃听者，分别针对RF和FSO链路进行窃听，RF链路服从任意相关的Nakagami-m分布，FSO链路服从Gamma-Gamma分布。采用解码转发协议，推导得到了两种窃听场景下通信系统的安全中断概率（SOP）和严格正安全容量概率（SPSC）的闭合表达式，并对SOP进行了渐近分析。此外还利用Matlab软件进行了仿真实验，通过蒙特卡洛仿真来验证所推导公式的准确性。
【结果】仿真结果表明，将RIS部署在靠近接收端的位置可以降低系统的SOP，RF主信道的信道质量与窃听信道相比较好时，天线相关性程度的增加会使系统的SOP上升。
【结论】RIS辅助的FSO链路相比RF链路具有更好的安全性，虽然多天线分集技术能够有效提高系统的安全性能，但是类似指向误差和大气湍流引起的衰落，天线相关性也会对系统的安全性能造成损害，通过降低天线相关性程度能有效提升系统的安全性。
光通信 混合射频/自由空间光通信系统 可重构智能表面 天线相关性 物理层安全 optical communications mixed RF/FSO communication system RIS antenna correlation physical layer security 光通信研究
2024, 50(2): 22005601
1 重庆理工大学电气与电子工程学院，重庆 400054
2 重庆理工大学期刊社，重庆 400054
针对非对称协作自由空间光通信系统中信道条件得不到充分利用以及高阶调制导致的数据可靠性恶化问题，提出了一种分层调制联合物理层网络编码方案。该方案首先在信源节点处对待发送信息进行数据优先级划分，并给不同优先级的数据分配不同比例的发射功率；然后将调制后的数据发送至各个节点，并在中继节点处对接收到的数据进行物理层网络编码；最后中继节点将编码后的信息发送至目的节点，目的节点利用物理层网络编码方案恢复出原始信息。仿真结果表明，在高信噪比信道中，系统误码率可下降至以下；在强大气湍流信道中，使用该方案系统至少可获得1.5 dB的信噪比增益。该方案对强大气湍流信道表现出更好的抗干扰性能。
光纤光学与光通信 协作自由空间光通信系统 数据优先级 分层调制 物理层网络编码 强湍流 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1706001
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
1 东南大学电子科学与工程学院，南京 210018
2 剑桥大学工程学院，英国剑桥 CB2 1PZ
作为量子密码学的主要应用之一，量子密钥分发（QKD）是一种密钥的安全传输方式。相比于传统的通信方式，基于量子力学基本原理的QKD协议在理论上具备无条件安全性。一般来说，QKD过程中量子态的制备和传输需要对光子进行编码、传输和测量。近年来，QKD在理论与工程应用方面取得了极大的发展，也推动了国内外QKD网络的部署。文章对近期混合连续—离散变量QKD的几项工作进行了重点讨论，结合离散变量QKD的编码方式以及连续变量QKD的探测方式对实际搭建QKD信道的优缺点进行了分析，并进一步梳理与总结了现阶段混合连续—离散变量QKD的研究重点和难点。
量子密钥分发 光通信系统 安全性证明 后处理 QKD optical communication system security proof post-processing
西安邮电大学电子工程学院, 陕西 西安 710121
针对水下无线光通信(UWOC) 中海水信道的衰减特性和系统自噪声对调制性能的影响, 提出了一种改进的 Gardner 定时同步算法, 建立了基于偏移正交相移键控(OQPSK) 调制的 UWOC 系统模型, 仿真分析了 OQPSK 调制系统中水质和传输距离对误码率(BER) 性能的影响规律。结果表明, 与正交振幅调制(QAM)、四相相对移相键控(QDPSK)、开关键控(OOK) 调制的系统相比, 当系统 BER 达到 10-3 时, 采用 OQPSK 调制可分别获得 2.2、4.4、6.2 dB 左右的增益。与 OOK 调制相比, 采用 OQPSK 调制可获得 2.3～8.2 m 的距离增益。在衰减较大的水下信道中, 提出的 Gardner 算法较好地改善了 OQPSK 调制信号的同步性能, 与传统算法相比, BER 明显降低, 可获得约 12.5～14.2 dB 左右的增益。
光通信 水下无线光通信系统 定时同步 偏移正交相移键控调制 Gardner 算法 optical communication underwater wireless optical communication system timing synchronization offset quadrature phase shift keying modulation Gardner algorithm
1 浙江工业大学计算机科学与技术学院, 浙江 杭州 310023
2 浙江工业大学信息工程学院, 浙江 杭州 310023
3 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
针对相干光偏移正交调幅技术的多载波滤波器组传输(CO-FBMC/OQAM)系统,提出一种基于导频的时域相位噪声补偿算法。建立一个时域相位噪声补偿模型,即相位噪声用时域扩展的离散余弦变换(DCT)近似,相位噪声包括公共相位误差(CPE)和非CPE相位噪声,它们均可通过估计DCT系数来获得。为了计算这些DCT系数,先用基于导频的扩展卡尔曼滤波(EKF)估计CPE,然后将CPE补偿后一部分判决错误概率较高的数据舍弃,仅保留余下的CPE补偿后数据进行预判决用以预估发送端数据,最后在波特率为32 GBaud的背对背CO-FBMC/OQAM系统中对所提算法进行仿真验证。结果表明,对比一种改进的盲相位搜索(M-BPS)算法,所提算法仅有0.5%~2.0%的频谱效率下降。针对64阶QAM、子载波数M=256或512的系统,所提算法的线宽延迟乘积容忍度仍远大于M-BPS算法,但其复杂度仅为M-BPS算法的1/2。
光通信 相干光通信系统 偏移正交调幅技术的多载波滤波器组 基于导频的时域相位噪声补偿 载波间干扰 离散余弦变换
1 科技部高技术中心材料处, 北京 100044
2 中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点联合实验室, 北京 100083
3 中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京 100049
4 中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
二氧化硅平面光波导(PLC)器件以其低损耗、高工艺容差, 以及与CMOS工艺兼容和与单模光纤模场匹配良好等优点, 在光通信、光互连和集成光学中得到了广泛的应用。文章综述了二氧化硅平面光波导器件及其应用的进展, 重点针对分束器、阵列波导光栅、可调光衰减器及其集成器件的最新研究进行了介绍, 对未来发展趋势进行了展望。
有源光子集成波导器件 无源光子集成波导器件 集成光学 光通信系统 active photonic integrated waveguide devices passive photonic integrated waveguide devices integrated optics optical communication system
1 中国电子科技集团公司 第三十四研究所, 广西 桂林 541004
2 桂林电子科技大学 电子工程与自动化学院, 广西 桂林541004
针对宽带光通信系统对密集波分光源的应用需求, 指出了单波长激光器在密集波分系统中存在的不足, 介绍了光学频率梳光源的原理和产生方法。提出了一种基于相位调制产生光频率梳的方法, 并将所产生的光频率梳在宽带光通信系统中进行测试, 验证了光频率梳作为多波长光源在宽带光通信系统应用效果。
光通信系统 光频率梳 相位调制 optical communication system optical frequency comb phase modulation
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
国网安徽省电力有限公司 合肥供电公司, 合肥 230022
随着智能电网的发展, 对配电网提出了更高的要求。配电网通信系统是配电网的重要组成部分, 是影响配电网发展的重要因素。提升配电网通信终端设备在线率是配电网通信系统稳定运行的关键。配电网通信终端接入模式和管理等问题影响了配电网通信终端在线率, 制约了配电网的发展。文章从配电网通信终端接入模式和管理两个方面探讨了配电网通信终端在线率下降的问题, 给出了优化的配电网通信终端接入模式并提出了配电网通信系统管理办法, 提升了配电网通信终端在线率, 提高了配电网通信系统稳定性, 推进了智能配电网的发展。
智能电网 配电网 以太网无源光网络 光通信系统 smart grid distribution network ethernet passive optical network optical communication system
