针对现有的BPS(盲相位搜索)算法计算复杂度过高的问题, 提出了一种基于改进型QPSK(正交相移键控)分区算法的二阶载波相位估计算法, 该算法的第一阶采用传统基于部分星座点的P3算法进行粗估计, 第二阶采用作者提出的改进型QPSK分区算法补偿剩余的相位噪声。仿真结果表明, 该算法的性能与BPS算法相近, 但计算复杂度较BPS算法降低了约1/13。

理论分析了瑞利BOTDA(布里渊光时域分析)传感系统的动态范围, 提出了一种采用脉冲编码技术改善系统信噪比从而增大系统动态范围的方法。研究了瑞利BOTDA系统中格雷码和Simplex码的编码和解码原理, 通过对瑞利BOTDA系统采用叠加平均法和脉冲编码法后信噪比改善量的分析对比, 阐明了脉冲编码技术在增大瑞利BOTDA系统动态范围方面的优越性, 并利用Matlab软件进行了仿真验证。仿真结果表明, 该编码技术能够明显改善系统信噪比, 增大系统的动态范围。

SDN (软件定义网络)有效地简化了网络的配置与管理, 使网络的革新更加快捷。利用控制器作为ARP(地址解析协议)代理, 能显著地减小数据层面的广播流量, 缓解因广播带来的带宽资源浪费。然而, 控制器多采用被动的方式下发流表, 在处理大量的广播包时会产生极大的扩展性问题。文章提出了一种基于SDN的分布式ARP代理方法, 将多个局域网的网关作为ARP代理, 各局域网内部的ARP请求报文以单播的方式转发到其网关做统一处理。实验结果表明, 该方法不仅大大减少了网络中的广播流量和ARP请求响应延时, 而且极大地缓解了SDN控制器的负载, 提高了SDN的扩展性。

涡旋光束携带的轨道角动量可以传递给粒子实现对粒子的微操控, 利用轨道角动量可以对信息进行编码实现自由空间光通信, 因而涡旋光的传输特性成为了近年来的研究热点。根据ABCD光学矩阵原理对双涡旋光束的光强表达式进行了推导, 利用MATLAB软件对内外环拓扑荷值为整数且保持不变的双涡旋光束传输特性进行了仿真研究。实验结果表明, 传输过程中光斑中心的暗核能够完整地保留下来, 且不会影响涡旋光束的轨道角动量。这表明双涡旋光束在传输过程中具有稳定性, 适用于自由空间的光学通信系统。

提出了一种60 GHz毫米波、UWB(超宽带)信号和基带信号混合传输的光纤通信系统。在中心站采用10 GHz RF(射频)信号驱动两个并行PM(相位调制器)产生三阶边带, 在基站通过PD(光检测器)拍频生成6倍频的60 GHz毫米波; 利用高斯电脉冲驱动双极型MZM(马赫-曾德调制器)生成二阶UWB信号; UWB信号和基带信号通过偏振复用调制在同一光载波上。仿真结果表明, 2.5 Gbit/s的信号经20 km单模光纤传输后, 眼图清晰; 生成的UWB信号中心频率为5.5 GHz, 相对带宽达到98%, 符合FCC(美国联邦通信委员会)标准。

随着近几年智能电网的建设, 电力通信网作为服务于电力行业的专用网, 已成为电力系统的重要组成部分, 其可靠性对电力系统的正常生产起到十分重要作用。文章提出了一种模糊层次分析法, 采用模糊一致矩阵为各组成因素对电力通信网的安全可靠性影响作定量分析, 该方法很大程度上提高了评价的科学性。通过计算发现, 电源系统故障时间、双通道化率、节点成环率和光缆中断时间等因素对电力通信网可靠性的影响权重较大。

为产生全光域UWB(超宽带)一阶和二阶信号, 降低光载UWB系统成本, 提出了一种基于偏振调制同时光生一阶和二阶UWB信号的方法。将两路极性相反的高斯脉冲信号通过PolM(偏振调制器)相位调制到偏振态正交的两个光载波上, 利用PMF(保偏光纤)引入适当的群延时, 生成一阶UWB信号。通过PC(偏振控制器)控制输入光信号与PMF主轴所成的角度, 产生一对极性相反的一阶UWB信号, 并对其中一路进行适当的延时, 合成后即可生成二阶UWB信号。所得一阶UWB信号的中心频率为5.36 GHz, -10 dB绝对带宽为8.96 GHz, 相对带宽为167%; 二阶UWB信号的中心频率为5.83 GHz, -10 dB绝对带宽为7.36 GHz, 相对带宽为126%, 均满足FCC(美国联邦通信委员会)标准。分析了偏振调制中时延对生成的UWB信号性能的影响。结果表明, 当偏振调制中引入的时延τ=TFWHM时, 生成的二阶UWB信号更符合FCC要求。

设计了一种具有色散平坦特性的双模PCF(光子晶体光纤), 采用全矢量FEM(有限元法)计算了光纤的模式及色散特性, 分析了光纤结构对色散平坦性的影响。结果表明, 当PCF的孔间距Λ=10 μm, 相对孔径d1/Λ=0.55、d2/Λ=0.65和d3/Λ=0.75时,基模和二阶模的限制损耗均小于1 dB/m, 两种模式的有效折射率差值Δneff ＞10-3, 实现了稳定的双模传输。在C波段, 色散斜率介于-0.012 36~0.321 91 ps/(nm2·km)之间, 波长1 550 nm处, 基模和二阶模的色散斜率分别为0.093 80和0.038 97 ps/(nm2·km), 实现了C波段的平坦色散。

由光纤筛选实验寿命预期模型可知, 影响光纤寿命的主要参数有威布尔指数m、应力腐蚀敏感性参数n和筛选应力与静态应力比值。文章重点讨论了轴向张力法和两点弯曲法对光纤寿命的重要评价指数动态疲劳参数Nd值的影响及判定。对两种测试方法测得的G.652D光纤的Nd值进行统计, 对优缺点进行了分析。结果表明, 轴向张力拉伸法可以很好地发现光纤强度问题, 但实现过程中光纤容易打滑, 而两点弯曲法则相反。在实际测试过程中应综合使用两种测试方法。

提出了一种基于一维PC(光子晶体)的角度选择吸波结构,通过级联若干周期长度不同的PC, 裁剪其光子带隙使得该吸波体波矢的实部和虚部仅在布鲁斯特角处有解,在380~700 nm波段(全可见光波段)对以布鲁斯特角入射的p极化入射光实现了角度选择吸收, 并且角度选择宽度小于5°。仿真结果表明, 该吸波体对以布鲁斯特角入射的入射光的吸收率达99%以上, 实现了完美吸收。以上结构能实现定向吸收, 在太阳能转换等领域具有一定的应用前景。

为了扩大OEO(光电振荡器)的频率可调谐范围,利用Matlab软件仿真设计了一种基于Chirped PS-FBG(啁啾相移光纤光栅)的频率可调谐OEO。对PS-FBG(相移光纤光栅)的反射谱和基于PS-FBG的频率可调谐范围进行了理论和仿真研究, 分析了Chirped PS-FBG的反射谱和基于Chirped PS-FBG的频率可调谐范围。仿真结果表明, 通过对可调谐激光源的波长调节可实现频率可调, 与PS-FBG相比, Chirped PS-FBG扩大了反射谱带宽及OEO的频率可调谐范围。

为了减小相干瑞利噪声, 提出了一种多波长瑞利和布里渊自外差检测布里渊光时域反射系统。分析了相位调制产生多波长探测光的机理及三波长系统的自外差检测原理; 搭建单波长和三波长自外差检测布里渊光时域反射系统, 获得了沿光纤的自外差信号功率和布里渊频移。实验结果表明, 相对于单波长系统, 三波长系统有效地减小了相干瑞利噪声引起的功率波动, 信噪比提高近4.56 dB; 布里渊频移波动的均方根误差降低2.2 MHz。

利用OptiGrating软件研究了TFBG(倾斜光纤光栅)在环境折射率变化极其微小的情况下不同模式的光谱特性。结果表明, 微小环境折射率的变化对纤芯模与幻影模的影响甚微, 却对包层模影响较大。由于变化极小, 包层模谐振波长的漂移可以忽略, 只需考虑谐振峰深度的变化。发现波长在1 542 nm附近的高阶包层模对环境折射率高度敏感, 并且在一定的范围内灵敏度极高, 最高可达10-5 量级, 在高精度折射率传感领域前景广阔。

为了提高光纤光栅解调仪表的速度与精度, 提出了一种双边沿解调及非线性修正方法对PZT(压电陶瓷)的迟滞效应进行补偿。通过对PZT两端电压的上升、下降沿同时采集数据并进行交叉解调的方式, 在提高解调速度的同时有效地消除了迟滞效应。利用1个10探测点的C波段光栅对该修正方法进行检验, 修正效果较为理想, 各波长的解调误差小于±5 pm。

部署缺乏灵活性是光纤宽带接入的主要问题之一, 文章提出了一种RoF(光载无线)技术在宽带接入中的应用系统, 光纤传输选取较低的频率以降低对激光器的要求, 并通过SDM(副载波复用)和WDM(波分复用)的结合来提高光纤利用率, 根据应用场景选用定向微波天线进行多点覆盖。该方案实现了单光纤最多承载48个用户、单用户最高35 Mbit/s速率的宽带接入。实验结果表明, 该系统可有效实现用户宽带接入, 并且成本低、易实现。

在SM (空间调制)系统中, 基于差分编码思想对4根发射天线情况提出了一种新的DSM (差分空间调制)方案。在接收端解调时采用差分直接检测法, 即根据前后相邻两时刻的接收信号差进行解调。该方法只需测定初始的信道参数, 后续接收端与发送端均不需要知道信道状态信息, 通信过程中可以抵抗信道参数变化。对DSM方案进行了性能仿真, 结果表明, 该四进制DSM方案能够实现通信, 并且具有较好的抗信道参数变化性能。

设计并实现了一种基于标签法的LED(发光二极管)室内可见光定位系统。在满足基本照明需求的同时, 将当前的位置信息循环加载到LED光源上, 通过无线光链路传输到移动终端, 系统根据移动终端接收到的信息解析出其在环境中的相对位置, 还可将位置映射到地图上并映射出与当前位置相关的提示指令, 最终实现可见光定位。利用Stm32处理器作为系统主控制器, 设计了一种适用于可见光定位的编码协议, 以灵活可靠地传输位置信息。发射端测试了LED光源特性及驱动电路, 可保证基本的照明与通信;接收端利用C#语言设计上位机软件以实现移动终端在地图上的映射及实时更新功能; 结果表明, 该系统定位效果理想。

现有LTE(长期演进)网络所使用的6 GHz以下频段难以满足日益增长的网络带宽的需求, 而5G网络能够提供大量连续的频谱资源, 是未来无线网络的基础。针对多种无线接入应用场景, 提出影响频谱资源分配的各种因素和高低频段的一些分配方式。结果表明, 复用低频段和增加新的高频段空口能够满足5G网络的需求。

针对传统 MIMO(多输入多输出)系统容量受限的问题, 引入3D(三维) MIMO系统模型, 将多小区联合传输技术应用于3D MIMO系统以提高系统容量。结合香农理论推导出采用单小区传输和多小区联合传输时的信干噪比, 采用简单易实现的迫零预编码算法, 分析了基站天线下倾角、用户与基站之间的距离以及小区中的用户数对系统传输速率的影响。仿真结果表明, 适当调整基站天线下倾角可以提高系统传输速率, 验证了采用多小区联合传输比单小区传输在提高系统传输速率方面具有更优的性能。

针对IP(互联网协议) over WDM(波分复用)网络的节能保护问题, 综合考虑业务持续时间和利用混合能源供能等因素, 提出了一种HTAGSPP(业务持续时间感知的绿色共享通路保护)算法, 鼓励选择业务持续时间内需要额外消耗传统能源最少的路径建立连接。仿真结果表明, 与传统节能共享保护算法相比, HTAGSPP算法消耗的传统能源更少且可使用更多的可再生能源, 在保持较低阻塞率的同时, 降低了业务平均传统能耗和二氧化碳排放量。