随着微波光子技术的发展, 在解决传统射频领域无法直接实现的功能方面已经有了很大的成就, 同时大大促进了光电子通信技术的发展。然而, 微波光子技术仍面临着新的挑战: 现有的光通信系统由分立的光/电、电/光等元器件构成, 在不断追求更高速率、更大带宽和更强处理能力的通信系统的现状下, 要求器件和系统的尺寸更小、功耗更低及抗干扰能力更强。因此, 通过硅基集成技术和微波光子技术的结合实现微波光子学系统芯片集成化, 从而降低整个系统的成本、缩小尺寸、降低功耗, 是微波光子学发展的必然趋势。文章总结了微波光子集成技术和硅基光子器件的发展现状, 指出可调谐、可编程的硅基微波光子芯片必将成为**领域和民用方面发展的关键技术。

在光传输网络中经常会涉及必经网络节点问题, 即在选定了源端和宿端之后, 还指定了必须通过的局端站点, 要求建立一条最短通道的业务需求。传统的优化算法无法直接找到这样的路径。文章提出一种基于改进遗传算法的必经网络节点算法, 该算法由必经点生成随机生成树, 在随机生成树中选择必经节点间的两两子路, 并引入子路的选择概率, 借助聚类算法动态调整交叉的自适应机制提高搜索效率, 从而改进遗传算法以解决必经网络节点问题。最终, 经过论证及仿真表明采用该算法可以满足应用。

为了确保对新型智能变电站时间同步的动态监控, 分析了新型智能变电站中心交换设备时间同步的脆弱性, 利用有色Petri网对新型智能变电站中心交换设备对时的运行进行建模, 给出了新型智能变电站中心交换设备对时攻击有色Petri网模型。利用线性代数数学分析工具, 根据状态方程来验证所建模型攻击的可达性, 从而找到时间同步脆弱性点并给出解决建议。

随着云计算、大数据和互联网应用等新型业务的迅猛发展, 作为其支撑设施的数据中心也得到了快速的建设和发展。光互连具有高速、大容量和低时延的优势, 被广泛地应用于数据中心组网中。然而频繁发生的自然灾难和人为破坏对数据中心及数据中心光网络的可用性造成巨大的威胁, 直接影响到数据中心的业务提供, 因此数据中心光网络的抗毁技术一直是数据中心光网络运营者研究的重点。文章介绍了目前数据中心的组网现状, 分析和对比了数据中心光网络最常用的抗毁技术, 并根据当前数据中心光网络的发展趋势, 阐述了未来数据中心光网络抗毁技术的发展方向。

采用全矢量有限元法,研究了空气孔为正九边形周期性排列的全内反射型光子晶体光纤的温度传感特性, 分析了不同空气孔排列形状、占空比以及波长对温度特性的影响,并与正六边形结构的光子晶体光纤进行了对比。研究表明, 空气孔为正九边形周期性排列时, 光子晶体光纤模场分布随温度变化显著, 其有效折射率和限制损耗的大小与温度成反比。保持孔间距不变, 占空比越大, 输入波长越长, 灵敏度越高。在此基础上, 提出了一种正九边形熔接点为锥形的单模光纤-光子晶体光纤-单模光纤马赫曾德干涉仪温度传感器,当波长为1 550 nm, 占空比为0.6, 温度范围为-20～80 ℃时, 该传感结构的温度灵敏度为0.112 2 nm/℃。

为获取海缆敷设过程中拉力作用下各层的机械特性, 利用有限元方法建立了海缆拉伸模型。合并了机械特性相近的绝缘内外层屏蔽和阻水带, 忽略了厚度和强度小的外被层, 得到单芯光纤复合海底电缆的几何模型; 利用等结构钢体保证了拉伸时海缆层间的位移同步; 模拟实际敷设工程, 对海缆施加分段力载荷; 最后求解得到了海缆各层的应力、应变和塑性应变等力学数据。结果表明, 海缆敷设过程中各层结构的应力和应变值随受力的增加而增大, 铜导体先达到屈服状态; 求解数据为海缆敷设工作提供了参考。

针对三维光栅测量中难以有效设置光栅节距实现高精度测量的问题, 提出了一种节距自适应三维目标光栅测量方法, 其实现过程如下: 首先基于大节距光栅获取物体的轮廓; 然后采用非联通区域划分法, 按轮廓对目标区域进行划分, 再分区调整光栅节距, 进行二次投影; 最后依据光栅节距按区域重建, 实现三维目标高精度测量。仿真结果表明, 与传统四步相移法相比, 该方法通过自适应调整光栅节距, 使测量精度提高了6.78%, 表明该方法能较好地实现三维目标的精确测量, 具有较高的实用价值。

在三维微光机电系统转镜阵列光开关的研究中, 为了提高定标的效率和精度, 开发了全通道自动定标系统。经过定标测试和对搜索算法的分析, 提出了基于遗传算法的粗搜索与基于爬山算法的精搜索相结合的搜索方式; 以一系列实验为基础, 提出了全通道搜索方案; 最后, 在全通道搜索方案的测试中, 总结了最优电压与通道行列数对应的变化规律。实验结果表明, 该方案具有较高的可行性和搜索效率。

结合一维随机介质模型和波导理论, 设计了一种由ZnO随机介质粒子和金粒子构成的多层随机激光二维波导结构。采用量子理论分析了模型的出射激光增益粒子数和反转粒子数。动态特性的量子理论分析结果表明:系统由一系列驰豫造成超快响应, 其响应时间在100 fs水平。实验结果表明: 当金粒子的填充率在25%～30%时, 模型能够更好地实现出射激光; 设计的二维随机激光模型的峰值能够达到104 V/m量级, 可以实现激光出射。

在保证误码率较低的前提下, 为了获得较大的码容量, 现以扩展二次素数码作为扩时序列, 以二次全等跳频码作为跳频序列, 构造出了一种新的二维光正交码ESPC/QCHC。分析了ESPC/QCHC的码字性能, 得到了该码字的平均互相关表达式。对该码字的码字容量进行理论分析, 并对其误码率进行了MATLAB仿真。结果表明, 当码重(或码长)一定时, 增加频率片数会降低误码率; 同其他几种以素数码作为扩时序列构造出的二维光正交码相比, 该码字有较低的误码率, 较大的码容量。最后在Optisystem7.0中对ESPC/QCHC在光码分多址系统中的误码率进行仿真分析, 验证了其有较好的误码性能。

现有车载网中根据地理位置信息贪婪转发并利用路侧单元辅助的路由算法存在大量的冗余Beacon消息, 节点在贪婪转发时容易陷入局部最大, 偏离原有路径。针对这些问题, 提出一种高效的路由和消息聚合机制, 该机制采用控制包的聚合及数据包与控制包的消息聚合机制来减少控制包的发送, 并对节点利用贪婪转发时陷入局部最大和偏离原有路径进行有效处理。仿真实验结果表明, 路由和消息聚合机制能有效地提高消息发送的成功率, 降低消息的平均端到端时延, 减少网络的控制包开销。

针对可见光通信系统调制带宽有限的问题, 提出了将两种具有高频带利用率的调制方式应用于可见光通信系统的方案。分别论述了正交频分复用和奈奎斯特单载波调制的基本原理和产生途径, 仿真验证了正交频分复用和奈奎斯特单载波两种调制解调技术应用于可见光通信系统时的性能, 比较分析了两种技术在不同信噪比条件下的误码率和频带利用率, 仿真结果表明, 奈奎斯特单载波相对于正交频分复用有更高的频带利用率和较低的误码率, 更适用于可见光通信系统。

随着互联网应用的快速发展以及数据业务需求的爆炸式增长, 无线网络面临着巨大的挑战, 超密集异构网络是应对此挑战的一个重要解决方案。文章提出了一种联合基站连接、功率分配和信道分配的优化模型, 其优化目标为最大网络吞吐量, 同时增加了单个用户的服务质量约束, 保证了用户公平性。为了求解联合优化模型, 提出了迭代算法, 仿真结果表明, 所提算法能有效地提高网络吞吐量。

在传统的Zigbee网络中,每层节点数据转发频率不均匀且通过泛洪路由请求报文来实现路径选择, 会导致网络中节点能耗不均匀, 网络过早出现分割死亡。针对传统路由算法在节点能量保护和延长网络生命周期方面的不足, 提出了一种基于节点能量均衡机制的Zigbee路由算法IZRA-AODVjr, 改进算法根据动态建立的全局节点能量度量标准对节点能量状态进行划分, 通过控制中间低能量节点对路由请求报文数据分组转发, 均衡网络各节点能量水平。仿真结果表明, 改进算法有效地降低了网络整体能耗, 提高了节点生存率。

为了使第三代移动通信技术与无线局域网能够最有效地融合, 提出了一种新的基于Vague集的多目标决策算法。首先对所提算法的唯一性进行证明, 之后针对异构网络中的各个参数值, 根据其特点利用不同的公式进行Vague化处理, 并利用所提算法对这些处理过的数据进行计算和仿真, 最后将仿真结果与传统的模糊集切换算法进行了比较。通过仿真结果的比较可以看出, 在异构网络的切换融合中, 所提算法更加智能化, 同时能更加有效地减少乒乓效应。

针对正交频分复用系统对频率偏移非常敏感的问题, 分析了基于判决反馈算法的性能。通过数学推导相邻符号数据在频域上相位旋转的数值关系, 创新性地提出了一种非数据辅助的残余频偏跟踪算法, 该算法在时域进行残余频偏纠正,无需额外插入导频信息, 提高了系统的传输效率。仿真结果表明, 所提算法能在多径信道下对频偏进行有效跟踪,且跟踪范围为子载波间隔的5%, 跟踪性能更好,具有实际应用价值。

在传统的使用分布式空时分组码的中继系统中, 中继节点生成码字矩阵需要控制信息开销, 中继节点数目不能变化, 因此无法适应实际通信场景。针对此缺陷, 文章提出了一种新的分布式空时分组码编码方法,该方法在传统多输入多输出系统中引入分布式空时分组码, 并采用放大转发协议。中继节点生成码字矩阵和相互协作时不需要控制信息开销,从而提高了协作通信系统的适应性和系统性能。最后MATLAB仿真结果表明, 该方法在全分集、全速率和译码复杂度方面都具有更优异的性能。

提出了一种工作于太赫兹频段的双频微带天线。通过在天线辐射贴片上加载双T型辐射缝隙, 改变天线表面电流的路径来实现双频特性。对天线模型进行了仿真分析, 仿真结果表明, 所设计天线的谐振频率分别为300 和670 GHz, 最大增益达到了7.13 dB。该双频天线结构简单、易于加工且性能指标稳定, 可应用于太赫兹通信系统中, 其设计方法对双频微带天线的设计有一定的参考价值。

在基于无载波幅度相位调制-正交幅度调制的强度调制直接检测的短距离光通信系统中, 色散和强度调制器啁啾共同导致功率衰落, 造成系统容量受限。针对这一问题, 采用光纤布拉格光栅实现光残留边带的光域滤波均衡以抑制功率衰落。仿真结果表明, 40 Gbit/s无载波幅度相位调制-正交幅度调制信号经60 km标准单模光纤传输时, 采用该方案后, 系统的3 dB带宽得到了提升, 有效抑制了系统功率衰落的影响。