西安工业大学 电子信息工程学院，陕西 西安 710021
室内可见光通信(Visible Light Communication, VLC)系统常用的非对称限幅光OFDM(Asymmetrically Clipped Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing, ACO-OFDM)与直流偏置光OFDM(DC-biased Optical OFDM, DCO-OFDM)采用加循环前缀、信道均衡和载波复用等方法解决信道干扰及多用户复用问题，但均以牺牲有效性为代价。非正交多址(Non-orthogonal Multiple Access, NOMA)通过功率域复用提高频谱利用率，利用串行干扰消除(Successive Interference Cancelling, SIC)进行多用户信号处理，有效兼顾可靠性与有效性。将NOMA应用于室内可见光系统，建立基于NOMA-DCO-OFDM的可见光信号传输及信道增益模型。通过功率域多用户信道差异计算信道增益，进行功率分配实现功率域复用，提高系统容量和通信速率；利用SIC按功率分配算法对用户逐一解调，减弱信道干扰，提高可靠性。通过理论分析和仿真实验验证表明：该系统的通信速率达到6.8×107 bit·s−1，且合速率受用户数量的影响不显著。2用户下，误码率(Bit Error Rate, BER)为10−4时用户1有5.2 dB左右的性能提升，用户2有2.3 dB左右的性能提升，通信可靠性也明显提高。
可见光通信 非正交多址 串行干扰消除 通信速率 通信可靠性 visible light communication non-orthogonal multiple access successive interference cancelling communication rate communication reliability 红外与激光工程
2021, 50(11): 20210101
曾凤娇 1,2,3杨康建 1,2,3晏旭 1,2,3赵孟孟 1,2,3[ ... ]文良华 1,2,3,4
1 中国科学院自适应光学重点实验室，四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
3 中国科学院大学，北京 100049
4 宜宾学院物理与电子工程学院，四川 宜宾 644600
由于各国愈发重视海洋安全和领土安全问题，水下激光通信发挥着越来越重要的作用。在复杂的海洋环境中实现信息高速和安全的传输是水下激光通信亟待研究的课题。梳理了国内外水下激光通信系统的发展历程，总结了系统的技术优势，给出了通信原理，分析了影响系统性能的关键技术。最后指出未来的水下激光通信系统将具有更高的通信速率、更低的误码率、更远的通信距离、更大的容量、更小的功耗和更小的体积等优点，并从点对点通信发展到组网式通信。
光通信 水下激光通信 通信速率 误码率 通信距离 激光与光电子学进展
2021, 58(3): 0300002
1 吉林工程技术师范学院电气工程学院, 吉林 长春 130052
2 长春理工大学机电工程学院, 吉林 长春 130022
3 长春理工大学空间光电技术国家地方联合工程研究中心, 吉林 长春 130022
针对激光通信系统视场角小的特点和地球静止轨道外热流变化的情况,提出了在地球静止轨道激光通信系统的内壁添加栅板的遮光罩优化设计方案。采用能束均匀分布法,以光学天线主镜为例,进行了遮光罩的二次辐射分析,以能量遮挡率不高于3%为约束条件,得出了优化后的遮光罩结构。由优化后的遮光罩主镜、次镜温度水平和主镜、次镜温度差的仿真结果可知,与传统空心圆柱形遮光罩相比,所设计的遮光罩可以使激光通信可通率从81.51%提高到92.17%。
光通信 遮光罩 二次辐射 栅板 可通率
黑龙江大学 物理科学与技术学院, 哈尔滨150080
白光LED将成为未来主要的照明光源, 这使得基于白光LED的可见光通信(VLC)在通信网络中具有一定的优势。介绍了可见光通信系统的优势及发展概况, 分析了包括通信速率的提高、全双工通信的实现以及与现有通信网络互联等关键技术, 综述了可见光通信技术的应用现状, 并展望了可见光通信技术的应用前景。
可见光通信 白光LED 通信速率 全双工通信 通信网络 visible light communication white LED communication rate full duplex communication communication network
1 吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区，长春 130012
2 清华大学 信息科学技术学院 电子工程系，北京 100084
为了从理论上揭示离散多音调制可见光链路极限通信速率与信噪比和误码率水平的关系，分析了发送端/接收端的电光和光电转换关系式及广义可见光通信信道的传递函数.在充分考虑可见光信道时/频域响应的基础上，建立了完备的可见光通信系统数学模型，分析并得到了可见光链路极限通信速率与信噪比和误码率水平的数学关系.分析结果表明，当系统信噪比一定时，极限通信速率与误码率水平呈双e指数增长关系；当系统误码率水平一定时，极限通信速率与信噪比呈波尔兹曼函数关系.在通用的大功率白光发光二极管和PIN探测器参量下，当信噪比为25 dB且要求误码率小于10－3时，系统的极限通信速率为200~228 Mbps，该结果与实验报道结果（202~231 Mbps）具有较好的一致性.本文给出的理论分析方法和数学模型也可用来估计任意离散多音调制可见光通信系统的极限速率，从而在系统参量优化设计和元器件选型方面具有指导意义.
无线通信 可见光通信 离散多音调制 极限通信速率 信噪比 Wireless communication Discrete multitone Visible light communication Limit communication rate Signaltonoise ratio
长春理工大学 电子信息工程学院, 长春 130022
分析了空地激光通信系统中主要器件和信道对通信光功率的影响，并根据接收探测器的信噪比和通信误码率公式，建立了空地激光通信仿真系统.分析了在误码率优于10－7条件下，不同地面大气能见度所对应的最高通信速率;以及要实现通信速率为1.5 GHz，误码率优于10－7时需要的最小发射功率和最长通信距离.结果表明，当发射功率越大时，地面大气能见度对误码率的影响越明显.
空地激光通信 通信速率 误码率 信噪比 大气湍流 Spaceground optical communication Communication rate Bit error rate Signal noise ratio Atmosphere turbulence
基于通信速率和误码率在量子保密通信研究中的重要性, 采用1.55 μm上转换单光子探测器, 分析其量子效率随抽运功率的变化关系, 得出1.55 μm上转换单光子探测器较传统的铟镓砷二极管具有较高的量子效率和较低暗计数的优势, 并根据通信距离、上转换单光子探测器的量子效率和暗计数之间建立一种平衡, 得出每种距离上探测器的优化方案; 在考虑个体攻击无量子记忆的条件下, 比较BB84协议, BBM92协议和差分相移协议的量子密钥分配(QKD)系统的安全通信速率和误码率随通信距离的变化关系, 得出了差分相移键控协议的量子密钥分配系统是一个非常实用的, 通信距离大于200 km的很有吸引力的长距离量子密钥分配系统。
量子光学 单光子探测器 通信速率 误码率
