1 中国信息通信研究院技术与标准研究所 互联网中心，北京 100098
2 北京邮电大学 电子工程学院，北京 100876
为了满足当前日益增长的通信容量需求，新型多载波光纤通信技术成为科研人员关注的焦点。文章回顾了近20年来传统正交频分复用（OFDM）在光纤通信领域的发展历程，梳理了近年来滤波器组多载波（FBMC）和通用滤波多载波（UFMC）在光纤通信领域的相关研究。自2016年以来，针对光通信中OFDM存在的问题，如：带外泄漏高、依赖循环前缀（CP），峰均功率比（PAPR）值过高和系统同步要求高等，国内外众多学者以新型多载波为突破口展开了研究。FBMC光通信具有旁瓣功率最低和频谱利用率高等特点，但是由于使用了偏移正交幅度调制（OQAM），对应的数字信号处理（DSP）算法需要针对虚部干扰重新设计。UFMC光通信具备强大的时间同步偏差容忍性，对频率偏移不敏感，可以复用OFDM的DSP算法，但也存在如何进一步抑制带外功率和降低计算复杂度等问题。最后，文章结合当前的研究现状，对下一代光纤通信系统的诉求提出了研究方向和建议。
多载波 光通信 正交频分复用 滤波器组多载波 通用滤波多载波 multi-carrier optical communication OFDM FBMC UFMC 光通信研究
2024, 50(1): 23015301
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory for Information Science of Electromagnetic Waves (MoE), Fudan University, Shanghai 200433, China
2 Purple Mountain Laboratories, Nanjing 211111, China
3 Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
4 Xi’an University of Posts and Telecommunications, Xi’an 710121, China
The terahertz photonics technique has bright application prospects in future sixth-generation (6G) broadband communication. In this study, we have experimentally demonstrated a photonics-assisted record-breaking net bit rate of 417 Gbit/s per wavelength signals delivery in a fiber-wireless converged communication system supported by advanced digital-signal-processing (DSP) algorithms and a polarization multiplexing-based multiple-input multiple-output (MIMO) scheme. In the experiment, up to 60 GBaud (480 Gbit/s) polarization-division-multiplexing 16-ary quadrature-amplitude-modulation (PDM-16QAM) signals are transmitted over 20 km fibers and 3 m wireless MIMO links at 318 GHz with the bit error rate (BER) under . It is the first demonstration to our knowledge of signals delivery exceeding 400 Gbit/s per wavelength in a photonics-assisted fiber-wireless converged MIMO communication system.
terahertz photonics technique fiber-wireless converged communication digital signal processing THz-band photonics-assisted technique Chinese Optics Letters
2023, 21(7): 073901
1 北京邮电大学 电子工程学院，北京 100876
2 武汉电信器件有限公司，武汉 430074
针对无线传感网络(WSN)中电池能量有限的问题，提出了一种基于低功耗自适应集簇分层型协议(LEACH)算法的支持无线充电的传感网络模型。首先，通过磁谐共振原理构建了传感节点充电与接收功率的模型；然后，用Matlab软件对LEACH算法进行仿真；最后，将LEACH算法与无线充电相结合，并在此基础上提出一种仅进行一次分簇的新算法New-LEACH算法。实验结果表明，与传统LEACH算法相比，新算法可以有效提高WSN的生命周期和网络吞吐量。
无线传感网络 无线充电 磁谐共振 WSN wireless charging magnetic harmonic resonance LEACH LEACH New-LEACH New-LEACH
1 北京邮电大学 电子工程学院，北京 100876
2 武汉电信器件有限公司，武汉 430205
为了有效降低光接入网系统的成本，提出了一种利用低模式串扰复用器、解复用器和少模光纤实现的双向波长重用的模式复用接入网结构。在下行传输中，少模光纤中的一个模式用于传输光载波，其他模式用于传输下行信号。在上行传输中，光载波被分束到所有的光网络单元，用于上行信号的重新调制。通过利用低串扰的模式复用/解复用器和少模光纤，载波和各个信道可以有效地分离。进一步地，为了减少双向瑞利反向散射噪声，提出上下行传输不同的边带信号。利用该方案，实现了双向对称的基于强度调制和直接检测的2×12.5 Gbit/s正交相移键控正交频分复用信号在4模式11.5 km少模光纤中的传输。
光接入网 波长重用 模式复用 optical access network wavelength reuse MDM
1 北京邮电大学 电子工程学院，北京 100876
2 武汉电信器件有限公司，武汉 430205
硅基相移光栅具有良好的波长选择性。文章通过相移光栅的耦合方程，利用Matlab软件进行仿真，分别讨论了不同相移大小和光栅长度对相移光栅的反射谱的影响; 通过引入啁啾和切趾技术达到了拓宽带宽、抑制旁瓣和时延的目的。设计仿真出了一种带宽为0.18 nm、时延为-3 795 ps/nm的硅基相移啁啾切趾光栅，为波长可控的耦合器、波长滤波器等的设计提供了理论依据。
相移光栅 啁啾系数 切趾技术 耦合模 phase-shifted grating chirp coefficient apodization method coupled mode
1 北京邮电大学 电子工程学院，北京 100876
2 武汉电信器件有限公司，武汉 430205
为满足未来不断发展的接入网络业务需求，提出了一种基于自零差检测的高速模式复用无源光网络方案。在该方案中，少模光纤中的一个空间模式传送信号载波(即导频)，其他空间模式用于传输信号。在接收端，导频和信号通过模式解复用器分离，导频作为接收端的本振与信号进行混频，实现自零差检测。借助于低串扰的少模光纤和模式复用/解复用器，接收端无需多入多出技术处理，即可实现导频与信号低串扰的分离。相比于偏振复用的自零差检测，基于模式复用的自零差检测可以有效地提高频谱效率。自零差检测可以有效地抑制激光器相位噪声，大大降低光线路终端或光网络单元对激光器线宽的要求。在接收端，由于不需要额外的本振，信号处理无需进行频偏的补偿，对载波相位恢复的要求也大大降低，从而有效降低了接收端数字信号处理的复杂度。利用该方案实验实现了4×40 Gbit/s 偏振复用正交频分复用信号经过55 km两模式少模光纤和模式复用解复用器后的无误码自零差检测。与背对背传输相比，55 km少模光纤引入的Q因子代价小于1 dB。
无源光网络 自零差检测 模式复用 少模光纤 PON self-homodyne detection MDM FMF
1 北京邮电大学 电子工程学院, 北京 100876
2 武汉电信器件有限公司, 武汉 430074
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。
微波光子集成 硅基光子 集成芯片 microwave photon integration silicon-based photon integrated chip
1 北京邮电大学 电子工程学院, 北京 100876
2 武汉光迅科技股份有限公司, 武汉430205
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。
相干光通信 载波相位估计 正交相移键控分区 coherent optical communication carrier phase estimation QPSK partition
Author Affiliations
Abstract
School of Electronic Engineering, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
We propose and experimentally demonstrate a novel scheme to realize electrical/optical (E/O) conversion on the receiver side of a wireless fiber integration system at the W band. At the receiver, a directly modulated laser (DML) is used to realize E/O conversion. The received 85 GHz wireless millimeter-wave (mm-wave) signal is first down-converted into a 10 GHz electrical intermediate-frequency (IF) signal to overcome the insufficient bandwidth of the subsequent DML. Then, two cascaded electrical amplifiers (EAs) are employed to boost the electrical IF signal before it is used to drive a DML. By using this scheme, we transmit a 10 Gb/s 16 quadrature amplitude modulation (16QAM) signal over a 10 m wireless link, and then deliver it over a 2 km single-mode fiber-28 (SMF-28) wire link with a bit error ratio (BER) that is less than the hard-decision forward error correction threshold of 3.8×10 3. Our experimental results show that the DML is good device to be used for the E/O conversion of a 16QAM signal.
060.0060 Fiber optics and optical communications 060.2840 Heterodyne 060.5625 Radio frequency photonics 060.3510 Lasers, fiber Chinese Optics Letters
2015, 13(6): 060601
1 北京邮电大学图书馆, 北京 100876
2 中国普天信息产业股份有限公司, 北京 100080
3 北京邮电大学电子工程学院, 北京 100876
量子无线通信具有信息量大、传输瞬时性和安全性良好等优点。文章在研究量子自由空间传播特性的基础上, 总结了量子无线收发信机纠缠态的分发机制, 并提出了适用于无线广域网的量子无线层次网络结构。针对如何进行信道编码, 使其性能接近系统容限, 以及如何将量子信道编码转换为经典编码的问题, 提出采用三量子比特的信道编码, 并给出一种非规则的编解码方法, 用EXIT图分析了其性能, 结果表明该体系结构适合未来的量子无线通信应用。
量子无线通信 层次结构 EXIT图 非规则编码 wireless quantum communication hierarchical architecture EXIT chart irregular coding
