【目的】近年来，数据通信量呈爆炸性增长，为了应对高速、高容量数据传输及网络应用场景多样化的需求，超100 Gbit/s密集波分复用（DWDM）混合组网作为一种高效的解决方案逐渐受到关注。文章通过对超100 Gbit/s DWDM混合组网的需求、关键技术及实际案例进行分析，为构建高容量、高效率的通信网络提供了技术支持和指导。
【方法】文章首先阐述了网络发展在容量扩展和支持复杂网络设计方面的需求，其次重点介绍了超100 Gbit/s混合组网的关键技术，包括星座图整形、频谱整形和灵活栅格技术等。其中，为支撑混合组网的业务速率设计，提供了一种用于级联掺铒光纤放大器（EDFA）通信系统的光信噪比（OSNR）计算方法，仅利用信道配置信息、发端信号光功率、EDFA的增益及噪声等相关参数，即可计算出整个链路中各个波长的输出OSNR。最后，结合海外某网络案例，根据实际链路OSNR评估情况，合理进行混合速率网络设计，论证了超100 Gbit/s DWDM混合组网在实际工程中的应用效果。
【结果】通过应用超100 Gbit/s DWDM混合组网，根据OSNR评估情况灵活配置传输速率和传输带宽，实现了200、600和800 Gbit/s混合速率网络部署，既满足了核心站点的大容量需求，也兼顾了边缘站点的长途大跨度需求，并在3年期间实现了网络的平滑升级和扩容。
【结论】实践证明，超100 Gbit/s DWDM组网能够有效提升网络容量、灵活性及频谱资源利用率，同时也为网络的持续演进提供了空间，是推进大容量光传输网络发展的重要手段。
超100 Gbit/s密集波分复用 混合组网 光信噪比 星座图整形 频谱整形 B100 Gbit/s DWDM hybrid network OSNR constellation shaping spectrum shaping 光通信研究
2024, 50(1): 23013701
中国工程物理研究院电子工程研究所, 四川绵阳 621999
射频指纹是设备硬件的固有特征, 与发射信号本身无关, 因此常用于通信抗欺骗中。本文基于射频指纹的原理, 采用神经网络对接收机所获得的原始信号样本进行处理, 包括 I/Q序列、幅度/相位、星座图的二值图和星座图的颜色密度图 4种信号表现形式, 达到抗欺骗效果。在信干噪比为-30~30 dB的情况下, 信号的识别准确率最高可达 99.93%。相较于现有文献, 本文所提的基于深度学习的方法可适应不同信干噪比的通信场景, 在欺骗信号与合法信号同时存在的复杂通信环境下实现抗欺骗。
抗欺骗 射频指纹 卷积神经网络 星座图 颜色密度图 anti-spoofing RF fingerprint Convolutional Neural Network constellation figure color density figure 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(12): 1305
重庆邮电大学 光电信息感测与传输技术重庆市重点实验室， 重庆 400065
针对星座图的射频(RF)指纹识别方案中，低信噪比环境下识别准确率低的问题，提出一种基于欧式距离与幅度距离的二维识别算法来进行RF指纹识别。该方案通过对星座图进行优化处理，可从优化后的星座图中提取识别性能更好的RF指纹，再通过二维识别算法来提高识别准确率。仿真结果表明：与仅用欧式距离作为判断依据的方法相比，所提出的二维识别算法的识别准确率最高可提升8%，在设备容量为50组的情况下识别准确率为77.8%，并且从优化后的星座图中所提取的RF指纹具有更好的唯一性和稳定性。
射频指纹 星座图 欧式距离 幅度距离 radio frequency fingerprint constellation diagram Euclidean distance amplitude distance
西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
基于大气弱湍流信道模型,设计了模糊聚类与改进反向传播(BP)神经网络相结合的星座图识别方法。采用模糊C均值(FCM)算法对无线光副载波多进制相移键控(MPSK)信号星座图进行聚类分析,通过计算其硬趋势均值获得星座图特征,然后将特征输入改进BP神经网络分类器进行调制识别。在对数振幅起伏方差
σχ2=0.1时,总正确识别率达到100%,随着起伏方差的增大,MPSK信号星座图聚敛性变差,但总正确识别率也达到87.5%,同时提高了16进制相移键控(16PSK)调制的识别率。
光通信 无线光通信 大气湍流 副载波调制 模糊C均值 反向传播网络 星座图识别 激光与光电子学进展
2018, 55(6): 060602
信息工程大学 信息系统工程学院, 河南 郑州 450001
提出一种有效的幅度相位键控(APSK)调制信号载波频偏估计算法。该算法针对定时同步后的信号数据, 根据APSK调制信号星座图数据点幅度半径不同的特点, 将星座图上幅度半径最小的数据点保留, 其余幅度半径较大的数据点的值均置零。对置零处理后的数据进行4次方谱线提取, 从而估计信号的载波频偏。仿真试验表明该算法计算复杂度低, 具有很强的实用性。当数据量为500, 信噪比大于15 dB时, 频偏估计均方误差低于-80 dB。
幅度相位键控 载波频偏估计 星座图 4次方谱 Amplitude Phase Shift Keying carrier frequency offset estimation constellation quartic spectrum 太赫兹科学与电子信息学报
2017, 15(5): 849
西安理工大学 自动化与信息工程学院，陕西 西安 710048
文中基于Gamma-Gamma光强起伏分布大气湍流信道模型，对无线光副载波相移键控调制系统进行了子空间盲均衡算法的研究。对比分析了经过大气湍流信道盲均衡前后的副载波调制信号星座图聚敛性，给出了均衡后不同光强起伏方差下的误码率曲线，当σ2R=0.1，信噪比为20 dB时，误码率从4.7×10-1降低到1.56×10-3，均衡后误码率明显改善。同时采用两种典型实测天气数据(阴、中雨)模拟大气信道进行了子空间盲均衡实验，均衡后调制信号星座图聚敛性与相位可识别性明显优于均衡前。仿真结果表明，子空间盲均衡算法对大气湍流信道下的副载波调制信号有良好的均衡效果。
无线光通信 副载波调制 子空间盲均衡 星座图 wireless optical communication subcarrier modulation subspace blind equalization Constellation
西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
根据正交频分复用(OFDM)基本原理构建了无线光正交频分复用(FSO-OFDM)实验系统，仿真分析了信道噪声对FSO-OFDM 系统性能的影响。最后通过实验验证了信道噪声对信号星座图的影响，为FSO-OFDM 的应用提供了实验依据。实验表明FSO-OFDM 系统具有较好的抗码间串扰的性能，其误码率低于单载波调制系统。
光通信 无线激光通信 正交频分复用 信道噪声 星座图 中国激光
2015, 42(12): 1205003
西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
大气湍流和天气条件势必影响无线光通信所传输的光信号质量，增加系统误码率，减小通信距离。实验基于现场可编程门阵列(FPGA)和AD9788设计了无线光副载波16进制相移键控(16PSK)调制模块，搭建了基于副载波调制的无线光通信系统，并在4 种不同天气条件(阴、小雨、中雨、小雪)下进行了通信实验。对比分析了接收端信号的星座图、误码率、眼图和功率谱，其中阴天星座图相位信息聚敛性明显，误码率约为2.9×10-3，而雪天相位信息弥散；四种天气下功率谱曲线在载频处功率均最大，且阴天和小雨功率谱曲线抖动小、更光滑。实验结果验证了所设计的16PSK 副载波调制无线光通信系统实现点对点通信的可行性。
光通信 无线光通信 16PSK 调制 不同天气 星座图 误码率
相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统中的较大峰值平均功率比(PAPR)问题会导致严重的光纤非线性效应。本文提出了一种改进的星座图扩展(ACE)算法,取得了更好的PAPR 抑制效果。研究表明,ACE 算法与凸集投影法(POCS)相结合可减少计算复杂度,但存在峰值再生现象等问题。为此,本文利用抛物峰值抵消(PPC)算法改善迭代过程中的峰值再生现象,并采用星座映射预修正技术提高了收敛速度。采用改进算法对4QAM、29 Gb/s 的CO-OFDM 系统进行了仿真实验,结果表明改进算法使OFDM 信号的PAPR 降低了4.41 dB,并且具有更快的收敛速度。
相干光正交频分复用 峰值平均功率比 星座图扩展算法 抛物峰值抵消算法 星座映射预修正 coherent orthogonal frequency-division multiplexin peak-to-average power ratio (PAPR) active constellation extension (ACE) parabolic peak cancellation (PPC) constellation point pre-adjustment
1 西安理工大学 自动化与信息工程学院, 西安 710048
2 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 西安 710119
建立了针对大气湍流时变信道的盲均衡系统模型.基于无线光副载波四相相移键控调制, 在不同光强起伏方差下分析了两种自适应盲均衡算法的收敛性、稳定性和均方误差, 对比了均衡前后星座图改善效果.结果表明：随着湍流强度的增加, 变步长恒模算法较固定步长恒模算法收敛快、均方误差小, 但其稳定性差, 且比例因子逐渐减小算法才能收敛.探测器接收的信号经过两种盲均衡器后星座图聚敛性均得到有效改善.在相同信噪比下湍流信道与高斯信道相比, 湍流信道算法迭代步长因子和比例因子取值较小才可收敛, 均方误差大.两种盲均衡算法可有效改善湍流信道下星座图聚敛性, 对提高无线光接收端星座图检测率具有一定的意义.
无线光通信 副载波调制 恒模盲均衡 变步长 星座图 Wireless optical communication Subcarrier modulation Constant Modulus Algorithm (CMA) blind equalizatio Variable step-size Constellation diagram
