上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
针对正交振幅调制在高信噪比的加性高斯白噪声(AWGN)信道与香农极限有1.53 dB容量间隙的问题, 文章提出了一种基于互信息量估计的几何与概率联合整形的方法, 将几何整形与概率整形相结合, 提升通信系统的互信息量。文章将互信息量估计作为计算系统互信息量的方式, 以最大化互信息量为目的训练发端的编码器, 实现几何整形与概率整形。通过在不同信噪比下AWGN信道中的仿真, 验证了基于互信息量估计的几何与概率联合整形系统的性能要优于单独进行几何整形或概率整形的性能。在信噪比为10 dB的AWGN信道中, 系统的互信息量与几何整形相比有0.041 7 bit/symbol的增益, 与概率整形相比有0.027 9 bit/symbol的增益。
深度学习 互信息量估计 物理层通信 deep learning mutual information neural estimation physical layer communication
传统的可见光通信(VLC)调光方案利用冗余的补偿符号实现调光控制, 导致传输效率低。为了提高VLC系统传输效率, 提出一种基于整形极化码的调光控制方案, 通过预编码器改变码字中“1”出现的概率, 从而在无需添加冗余补偿符号的情况下实现调光控制功能。实验结果表明: 相比通过补偿符号实现调光控制的极化码方案, 整形极化码方案具备更高的传输效率和更好的纠错性能, 在25%和12.5%这2种典型的调光率场景中, 编码增益至少可以分别达到1.9 dB和3.3 dB。
调光控制 极化码 可见光通信 dimming control, polarization codes, visible light
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, Department of Electronic Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
A spectrally sliced heterodyne coherent receiver (SHCR) employing four balanced photodetectors and analog-to-digital converters with half of the signal bandwidth is proposed to complete the signal reception and field recovery. We first numerically characterize the performance of SHCR compared with an intradyne coherent receiver and then validate the principle of the SHCR in a proof-of-concept single-polarization experiment. A 60 GBaud 16-quadrature amplitude modulation transmission is experimentally demonstrated over 80 km standard single-mode fiber with a bit-error-rate of below the 7% hard-decision forward error correction threshold of . The SHCR offers a low-cost, hybrid-free, and channel-skew-tolerant candidate for data center interconnects.
sliced heterodyne coherent receiver heterodyning spectral slicing electrical bandwidth Chinese Optics Letters
2022, 20(9): 090601
1 浙江工业大学计算机科学与技术学院, 浙江 杭州 310023
2 浙江工业大学信息工程学院, 浙江 杭州 310023
3 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
针对相干光偏移正交调幅技术的多载波滤波器组传输(CO-FBMC/OQAM)系统,提出一种基于导频的时域相位噪声补偿算法。建立一个时域相位噪声补偿模型,即相位噪声用时域扩展的离散余弦变换(DCT)近似,相位噪声包括公共相位误差(CPE)和非CPE相位噪声,它们均可通过估计DCT系数来获得。为了计算这些DCT系数,先用基于导频的扩展卡尔曼滤波(EKF)估计CPE,然后将CPE补偿后一部分判决错误概率较高的数据舍弃,仅保留余下的CPE补偿后数据进行预判决用以预估发送端数据,最后在波特率为32 GBaud的背对背CO-FBMC/OQAM系统中对所提算法进行仿真验证。结果表明,对比一种改进的盲相位搜索(M-BPS)算法,所提算法仅有0.5%~2.0%的频谱效率下降。针对64阶QAM、子载波数M=256或512的系统,所提算法的线宽延迟乘积容忍度仍远大于M-BPS算法,但其复杂度仅为M-BPS算法的1/2。
光通信 相干光通信系统 偏移正交调幅技术的多载波滤波器组 基于导频的时域相位噪声补偿 载波间干扰 离散余弦变换
上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
针对传统混沌激光雷达系统结构复杂和成本高的问题, 文章提出了采用现场可编程门阵列(FPGA)和任意波形发生器(AWG)两种发射方案, 基于改进的Logistic映射公式实时动态生成数字混沌信号。将在电上生成的数字信号调制到直调激光器上生成光域的混沌信号, 混沌光信号作为激光雷达发射信号, 进而配合光学收发系统搭建成套的激光雷达探测系统, 对一个反射率为50％的待测物进行距离测量, 无需复杂的光学结构即可实现厘米级别的准确测距。通过实验比较连续和二值化处理后的混沌信号测距效果, 发现二值化混沌信号的测距准确度比连续混沌高一倍以上, 对于不同频率下的方波、正弦波和混沌干扰信号具有更强的抗干扰能力, 展现出更大的应用优势。
激光雷达 数字混沌 二值化 抗干扰 lidar digital chaos binarization anti-interference
1 上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
2 中国人民解放军66389部队, 郑州 451100
混沌作为一种非周期、类随机以及初值敏感的非线性动力学现象, 是保密通信重要的传输载体。针对传统的混沌同步方式结构复杂和实现难度大的问题, 文章提出通过现场可编程门阵列(FPGA)实现神经网络的方法来对混沌进行同步。在发射端使用FPGA, 根据洛伦兹状态方程生成混沌信号, 并对传输信号进行实时加密, 利用神经网络对混沌发射系统进行精确的数学建模, 在接收端通过训练好的神经网络模型对信号进行解密, 并将神经网络模型在FPGA上验证通过, 最终成功实现了对10 Mbit/s信号的实时加密和解密。该方法极大简化了混沌保密通信系统的同步结构, 为点对多点的实时混沌保密通信提供了可能。
混沌同步 神经网络 实时 现场可编程门阵列 chaos synchronization neural network real-time FPGA
1 福州大学 物理与信息工程学院, 福州 350116
2 上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
现有存储转发(SnF)调度方法的计算复杂度高、状态维护难度大, 严重制约了其在大数据传输领域的应用, 且传统全局建模导致调度问题中出现大量冗余状态。针对此问题, 提出了一种基于时移多层图(TS-MLG)的网络状态融合调度方法。该方法通过对预选路径的状态融合, 减少了冗余状态, 提高了算法的调度效率。仿真结果表明: 相比传统调度方法, 该方法的计算时间短、调度性能好, 且状态维护数量少, 能够为大规模网络提供实时、高效的调度服务。
大数据传输 数据中心间互联网络 波长路由 存储 调度方法 big data transmission inter-data center networks wavelength routing storage scheduling method
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
We propose a general guideline on the design of a stimulated Brillouin scattering (SBS)-based microwave photonic filter (MPF) using a directly modulated pump. Filter gain profiles and passband ripples with waveform repetition periods of the driving current ranging from 2 to 100 ns are measured after the transmission of different fiber lengths. The results show that the filter performance has nothing to do with the fiber length, and the digital-to-analog converter bandwidth requirement for the driving current is no more than 500 MHz. Therefore, the low cost, flexible reconfiguration, and miniaturization characteristics make an SBS filter using a directly modulated pump a promising choice as an MPF.
060.5625 Radio frequency photonics 290.5900 Scattering, stimulated Brillouin 060.2330 Fiber optics communications 060.4080 Modulation Chinese Optics Letters
2019, 17(6): 060603
1 浙江工业大学信息工程学院, 浙江 杭州 310023
2 中国科学技术大学量子信息与量子科技前沿协同创新中心, 安徽 合肥 230026
3 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
通过测量光热振荡周期可以检测出CaF2光学微谐振腔腔体与环境之间的热耗散率,然而多个振荡周期与热耗散率呈非线性关系,无法利用某个振荡周期值有效测量热耗散率。使用一种基于反向传播人工神经网络的传感数据测量模型,通过测量振荡周期值,实现了热耗散率的有效测量,优化了神经网络参数,提高了热耗散率测量精度。数值仿真结果表明,该方法可有效测量CaF2光学微谐振腔的热耗散率,对实现基于光学微腔的热参量探测具有重要意义。
光热振荡 热耗散率 振荡周期 人工神经网络
1 浙江工业大学信息工程学院光纤通信与信息工程研究所, 浙江 杭州 310023
2 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
针对大线宽和高阶圆形正交幅度调制(C-QAM)的相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统,提出一种基于射频导频(RF-Pilot)和时域扩展卡尔曼滤波相结合的相位噪声补偿算法。该算法通过在接收端预设的RF-Pilot进行时域相位噪声粗补偿,并进行信道估计和均衡。再对信道均衡后的频域数据进行预判决,结合判决后的时域数据和信道均衡后的时域数据,进行扩展卡尔曼滤波,实现相位噪声的最终补偿。基于传输速率为50 Gb·s
-1和传输距离为100 km的CO-OFDM系统在C-16QAM和C-32QAM两种调制格式下进行了算法的仿真验证。仿真结果表明,该算法相较于原RF-Pilot算法,具有较好的相位噪声补偿效果,且频谱利用率并未显著降低,算法复杂度并未显著增加。激光器线宽为2.1 MHz,且使用C-32QAM时,该相位噪声算法补偿的误码性能可达到前向纠错上限,从理论上证明使用该算法可提高CO-OFDM系统对激光器线宽的容忍度,线宽较宽的廉价分布式反馈激光器可作为CO-OFDM系统的发射端光源和接收端本地振荡。该算法能扩展大线宽CO-OFDM系统在长距离接入网和城域网中的应用。
光通信 相位噪声 射频导频 大激光器线宽 扩展卡尔曼滤波 圆形正交幅度调制
