基于组合索引与欧氏距离相结合的OFDM-IM可见光通信系统研究

直流偏置光正交频分复用系统(DCO-OFDM)存在较高的峰均比(PAPR)、易受多径干扰和噪声频偏等影响。因此该文将载波索引调制(IM)引入DCO-OFDM中,提出适合可见光通信(VLC)的DCO-OFDM-IM调制方案。该方案采用基于组合索引与欧氏距离相结合的信号映射约束模型对子载波进行分块组合索引,不仅可在信号域使用传统星座调制传递信息,还可通过频率域利用载波索引额外携带信息,有效改善了系统峰均比及误码率性能。推导了DCO-OFDM-IM系统的理论误码率(BER),利用蒙特卡罗方法对其进行仿真验证。结果表明：相对传统DCO-OFDM系统,当子载波数为256,调制阶数为4,系统误码率为10^–3时,DCO-OFDM-IM系统所需信噪比平均改善了约2 dB;当误码率为10^–3时,采用组合索引与欧氏距离相结合的算法较随机选取载波组合系统所需信噪比平均改善约2 dB;当系统互补累计分布函数(CCDF)为10^–1时,DCO-OFDM-IM原始信号峰均比比DCO-OFDM下降了约2.4 dB。     

基于RoF和OTFS调制技术的新型高铁移动通信双层链路结构

为了克服高铁移动通信场景下传输容量和多普勒频移带来的困难，提出一种基于光纤无线电(Ro F)和正交时频空间(OTFS)调制技术的新型高铁移动通信双层链路结构。在高铁移动通信场景下，有线部分使用Ro F技术作为沿铁路分配高频宽带无线信号的解决方案；无线部分使用OTFS调制，通过将时频域信号转换为相对稳定的时延多普勒域信号来解决多普勒频移(DFS)破坏现行宽带正交频分复用(OFDM)信号子载波间正交性的问题。仿真结果表明：在相同传输条件下，当OFDM调制的误码率降为10^-1以下时，OTFS调制的误码率已经降低到10^-4量级，因此OTFS调制的传输性能更优。     

AF中继辅助TWR-FSO通信系统的性能分析

针对大气湍流和指向误差对自由空间光通信性能的影响会随着通信距离的增大而愈发严重,基于放大转发中继(AF),提出了一种双向中继-自由空间光通信(TWR-FSO)系统方案。该系统采用差分二进制相移键控调制,建立了一个包含大气湍流和指向误差的复合衰落信道模型,其信道衰落满足Gamma-Gamma分布。利用Meijer’s G函数推导得到TWR-FSO系统中断概率和平均误码率的闭合表达式。在不同湍流强度和阈值门限条件下,对比分析了中断概率和平均误码率性能。仿真结果表明,在受到相同指向误差的条件下,当SNR=25 dB时,AF中继相较于DF中继系统的中断概率从10^-1量级下降到10^-4量级左右。当折射率结构常数为4.0×10^-15m^-2/3,SNR=40 dB时,系统的误码率可以达到10^-8量级以下。说明AF中继下TWR-FSO系统能有效降低大气湍流和指向误差对通信系统的影响。     

子载波OFDM毫米波接入信号的光学产生与应用研究

研究了一种下行链路采用64 阶正交幅度调制-正交频分复用(QAM-OFDM)信号和上行链路采用8阶相移键控(PSK)-OFDM 信号的全双工光载无线通信(RoF)系统。其中,下行链路承载的是60GHz不同子载波数量(64,256)的 光生64QAM-OFDM毫米波接入信号。数值模拟仿真证明:光生 64QAM-OFDM毫米波接入信号 的峰均比(PAPR)随着子载波数量的增加而增大;当下行链 路接收功率为－18dBm时,相比较其它3种子载波数量而言, 子载波数为256QAM-OFDM毫米波接入信号 的接收灵敏度最好,误码率(B ER)近似为10－3.7;当上行链路的接收功率高于 －28.5dBm时,接收信号的BER在 10－3以下。     

降低GFDM峰均功率比的低复杂度算法

为降低广义频分复用(GFDM)系统的峰均功率比(PAPR)、实现复杂度,提出了基于T变换和选择性映射(SLM)的TSLM算法,该算法的设计思想是利用SLM算法增加GFDM时域备选信号的数量以降低其PAPR,利用T变换实现串联的沃尔什-哈达玛变换和离散傅里叶反变换以降低GFDM系统的复杂度。为进一步降低GFDM系统的PAPR,提出了将TSLM算法和转换向量(CV)相结合的TCSLM算法,利用CV向量进一步增加GFDM时域备选信号的数量。结果表明,在子载波数为64、子符号数为3、相位序列数为2时,与SLM算法相比,TSLM算法和TCSLM算法的实现复杂度分别降低约21.9%和60.9%;在互补累计分布函数(CCDF)为10^?3时,TSLM算法和TCSLM算法的PAPR分别降低约0.6 dB和1 dB;在误比特率为10^?3时TSLM算法和TCSLM算法的误码性能均改善约2 dB。     

基于EVM约束的预留子载波峰均比抑制

传统预留子载波(Tone Reservation, TR)技术要求预留的子载波与数据子载波正交,占据的带宽受限,因而其降低峰值平均功率比(Peak-to-Average Power Ratio, PAPR)能力有限。提出了一种基于误差适量幅度(Error Vector Magnitude, EVM)约束的TR算法,将传统的预留子载波扩展至数据子载波生成峰值消除信号,从而大幅度降低峰值功率。基于系统误码率的考虑,在优化问题中加入数据子载波上会出现的最大EVM约束,采用凹凸过程(Concave-convex Procedure, CCCP)优化算法求解提出的优化问题。仿真结果表明,所提算法在发送端峰均比改善5.6 dB的同时,接收端解调性能仅损失1 dB。     

双选信道下基于离散小波变换的OFDM性能分析

基于离散小波变换(DWT)的正交频分复用(OFDM)系统具有频谱效率高和带外能量泄漏小的优点,文中对DWT-OFDM系统在时间和频率双选择性衰落信道下的性能进行研究,分析在不同分解层数、不同小波系函数及不同归一化多普勒频偏下DWT-OFDM系统的误码率性能,并与基于离散傅里叶变换(DFT)的OFDM系统进行对比。模拟仿真结果表明:在COST-207RA六径信道模型下,当误码率为10~(-4)且移动速度为300 km/h时,DWT-OFDM系统相比于DFT-OFDM系统的性能提高了9 dB;当移动速度为600 km/h时,误码率性能提高了10 dB,表明DWT-OFDM系统在双选择性衰落信道下具有更好的性能。     

基于线性插值的RF-导频插入DDO-OFDM系统的仿真分析与实验验证

RF-导频（RF-pilot）插入的直接探测光正交频分复用（DDO-OFDM）系统通过调节载信比（CSPR）可以有效对系统传输性能进行优化,是高速短距离局域网传输的备选方案之一。在该系统下,利用导频子载波处信道估计结果,提出一种基于线性插值与时域平均的信道估计方法,用于实现非导频子载波处信道响应的估计。本文方法可以实时跟踪信道变化,有效抑制噪声影响。仿真中,13个导频子载波用于信道估计,采用线性插值与时域平均的方法估计出非导频子载波处的信道响应,传输4-QAM映射的20 Gbit/s信号在光纤中传输400 km。与背靠背相比,在误码率（EBR）为1×10^-3时,几乎没有光信噪比（OSNR）损伤。通过原理验证性实验,验证了本文方法在RF-pilot插入DDO-OFDM系统中用于信道估计的可行性。     

一种基于位反转置换的系统极化码的缩短方法

极化码作为 3GPP 标准制定中的一种信道编码技术方案,具有良好的纠错性能。为了进一步提高删余极化码的误码率性能,将极化码中基于位反转置换的缩短算法应用到系统极化码,提出一种系统极化码的缩短方法。仿真结果表明,在AWGN信道中,在高码率条件下,建议的系统极化码的缩短方法的误码率性能优于系统极化码的准均匀凿孔方法,也优于极化码的缩短方法。当码率为3/4、误码率为10^-4时,系统极化码的缩短方法比极化码的缩短方法约有0.5 dB的增益,比系统极化码的准均匀凿孔方法约有0.25 dB的增益。     

降低光OFDM系统峰均比的TR-clipping算法

针对光正交频分复用(O-OFDM)系统中峰值平均功率比(PAPR)过高的问题,对传统的预留子载波(TR)方法进行了改进并引入到O-OFDM系统,提出将削波与TR法相结合,以减小削波噪声对信号的影响,同时有效降低信号的PAPR。研究结果表明:本文方法计算复杂度较低,易于实现;通过合理地选取门限A与预留子载波条数W的大小,可以有效抑制削波噪声在信号带内与带外引起的畸变;在误码率BER=10-6的条件下,当削波率γ由7dB降低至2dB时,所需的光信噪比(OSNR)相比削波法降低了0.2～7dB。     

NC-OFDM系统旁瓣抑制中的可变干扰抵消基函数设计

在抑制非连续载波正交频分复用(Non-contiguous Orthogonal Frequency-Division Multiplexing,NC-OFDM)系统旁瓣的方法中,使用固定长度和矩形形状干扰抵消子载波的主动干扰抵消方法(Active Interference Cancellation,AIC)抑制深度不够,而其改进方法扩展AIC (Extended AIC)对数据子载波干扰又太大.本文发现插入在不同频段的干扰抵消子载波对旁瓣抑制的效果不同,并在此基础上提出对干扰抵消子载波按频率分组,不同组的干扰抵消子载波使用不同的长度与波形,从而提高对NC-OFDM信号旁瓣的抑制效果,同时减小了所引入的载波间干扰.仿真结果表明:采用本文提出的可变基函数方案,在达到-60dB的旁瓣抑制深度时,即使采用高阶的64-QAM符号映射(实验条件是误符号率为10^-5),干扰抵消信号对数据子载波造成的载波间干扰也几乎可以忽略.     

基于子载波补给索引调制的OFDM传输方案

针对基于索引调制的正交频分复用（OFDM-IM）技术存在子载波激活模式（SAP）不能匹配二进制数、影响系统性能的缺点,提出了基于子载波补给索引调制的正交频分复用（OFDM-SSIM）传输方案。所提方案通过在OFDM-IM的索引信息中加入补给索引,提高了系统的索引利用率,提升了系统的频谱效率（SE）。同时,由于所提方案的子载波激活模式与二进制数字相匹配,使系统易于采用低复杂度对数似然比（LLR）检测,并且保持良好的误码率（BER）性能。理论分析与仿真结果表明,在加性白高斯噪声（AWGN）信道和瑞利衰落信道下,相比传统OFDM-IM方案,所提方案有效地提升了SE和BER性能。     

利用双正交小波变换优化G3-PLC系统性能

为了提高G3-PLC(G3-Power Line Communication)在复杂信道环境下通信的可靠性,提出了基于双正交小波变换的正交频分复用（Discrete Wavelet Transform-Orthogonal Frequency Division Multiplexing,DWT-OFDM）。通过双正交小波变换减小复杂信道环境下G3-PLC通信系统中OFDM载波间干扰,并通过合理减少循环前缀,优化传输效率,降低峰均比。在DWT-OFDM的G3-PLC系统中,通过不同小波基性能分析与对比,利用bior6.8双正交小波基进行系统性能优化。将DWT-OFDM的G3-PLC系统在实际电力线噪声库环境下进行实验分析,仿真结果表明,在平均误码率为10-3量级时,性能有5 dB左右提升,通信效率由40%提高至54%;结合限幅法,峰均比由11 dB降低至8 dB,通信性能极大优于基于FFT-OFDM的G3-PLC系统。     

基于不同载波干涉编码OFDM性能分析

在载波干涉编码正交频分复用（CI/OFDM）系统中采用了几种CDMA扩频序列作为载波干涉码。并比较了用不同载波干涉编码的正交频分复用（OFDM）系统性能。从理论分析和Matlab实验仿真得出CI/OFDM系统的比特误码率（BER）随着子载波数目增加而变低,BER与采用不同的载波干涉（CI）编码无关。并证明CI/OFDM系统的峰均比（PAPR）主要取决于子载波数的大小以及CI码的性质。     

基于偏振复用技术的光频梳研究

为提高光频梳带宽和谱线平坦度,设计了一种基于偏振复用和电吸收调制(EAM)技术的光频梳产生方案。通过调整EAM参数产生除中心载波外的高平坦度光频梳,再结合偏振复用技术优化中心载波峰值功率,使得光频梳带宽整体提升一倍。文中讨论了相关参数对光频梳平坦度的影响,利用Optisystem软件搭建了基于该方案的微波频率可调载波重用全双工光载无线系统(RoF)。研究结果表明,在下行链路中当误码率为10^-9时,传输10 km与背靠背传输相比功率代价仅为0.42 dB。     

中红外高双折射悬吊芯硫系光纤的优化及制备

高双折射光纤对线偏振光具有强的偏振保持能力,因此,开发中红外高双折射光纤对于高效使用高偏振中红外激光意义重大。本研究团队对具有最大双折射值的一字型悬吊芯结构进行了参数优化,结果表明:当矩形芯的长宽比a/b=3.6时,在波长1.55μm处,双折射能达到4.7×10^-4,高于传统的石英保偏光纤;当空气孔半径r=28μm且两空气孔间距d=5.1μm时,双折射值在波长5μm处高达7.1×10^-3;在工作波长范围内,两极化模的限制损耗均低于10^-3 dB/m量级。通过实验制备了结构最优的一字型硫系悬吊芯光纤,其在波长5μm处的双折射高达4.6×10^-3,接近石英光子晶体光纤的双折射水平。     

海面短波地波通信中基于DNN神经网络的单样本极化滤波器预测研究

针对海面通信受大气噪声干扰严重的问题,该文提出一种基于DNN（Deep Neural Network）神经网络的单样本极化滤波器预测模型,研究其对海面短波地波通信链路中的大气噪声的抑制作用.与传统算法不同,DNN神经网络直接从大量输入数据获取信息间的非线性特性,并以此更新网络参数,通过对模型参数调整使得模型达到最优状态.选择三种脉冲成分比例不同的大气噪声进行仿真,结果表明传统算法与DNN网络模型在低信噪比约0~15dB时对信号的误码率影响基本一致,在高信噪比约超过15dB,误码率达到10^-4时,深度学习模型比传统算法所需信噪比显著提高约5dB.实验结果验证了神经网络在单样本极化滤波器预测方向的可行性与准确性,具有很好的实用参考价值.     

高灵敏度光束位置信号提取的激光通信跟瞄一体化（特邀）

提出一种基于四象限探测器跟瞄和通信复用的强度调制直接探测的空间光通信系统,以超声波电机驱动的双光楔为光束偏转执行单元形成光束位置跟踪的闭环系统。驱动电机转动周期为15 ms,位置分辨率为0.83μrad。经理论分析和实验验证,该系统的位置闭环跟踪-3 dB带宽约为4 Hz。当位置探测误差小于10%时,即光束探测精度小于12μrad,对应的探测灵敏度为-45.2 dBm。在10 Mbit/s的通信速率和无信号编码下,误码率为1×10^-3时对应的通信灵敏度为-44 dBm。验证了利用四象限探测器作为跟踪与通信复用探测器的可行性,可应用于小型化、轻量化的星间激光通信终端。     

双软扩频与π/4DPSK复合调制系统建模仿真

为了有效提高系统的抗干扰能力,在已有软扩频的基础上,提出了一种新的双软扩频与π/4DPSK复合调制系统,即发送端数据经过串并转换后,选取两组正交码扩频并与π/4DPSK调制信号复合后调制载波,接收端下变频后使用比特软值解调恢复出发送数据。并进行了系统建模和在AWGN和多径信道下的误码率性能仿真。结果表明,新系统在BER=10-5时比传统的硬判决解调算法性能提高约3 dB,具有较好的抗干扰与抗多径能力。     

基于深度学习的ACO-OFDM自由空间光通信中信号检测

针对自由空间光通信(free-space optical communication, FSO)系统中大气湍流引起的光强起伏闪烁效应对正交幅度调制(quadrature amplitude modulation, QAM)信号影响很大,缺少实时信道信息时的最大似然(maximum likelihood, ML)检测器性能较差问题,本文提出了一种基于深度学习(deep learning, DL)的信号检测器。其网络框架采用了一个具有全连接层的深度学习神经网络(deep-learning neural network, DNN),实现了无导频的ACO-OFDM空间通信系统中信道盲估计、信道均衡和信号解调。仿真结果表明：在中强湍流大气信道下训练的DNN检测器,8QAM、16QAM和64QAM等调制信号解调的误码率分别可以下降到在2×10^-5、5×10^-5和5×10^-4左右,具有优越性能和鲁棒性,能较好抑制大气湍流引起的信道衰落。