射频指纹 (RFF)来源于发射机电路设计的差异和生产过程中硬件电路的制造容差, 是一种新兴的设备身份识别和认证技术。对射频指纹产生机理进行建模是深入研究射频指纹技术的基础。本文根据一种通用的零中频数字通信发射机结构分析了各环节对射频指纹的影响, 并建立了对应的射频指纹时域基带模型。此外, 归纳总结了一系列通信标准的若干重要时域参数的容差, 并着重研究了 LTE标准下, 正交相移键控 (QPSK)和十六进制正交振幅调制 (16-QAM)两种典型调制方式的最大均方根误差向量幅度 (RMS EVM)。最后, 通过理论推导和 Matlab仿真给出了直流偏置、同相 /正交(I/Q)增益不平衡、 I/Q正交偏移误差、 I/Q滤波器偏差、振荡器相噪和功放非线性参数的上下界, 并分析了各种射频指纹参数临界情形下星座图的变化, 为射频指纹提取和识别技术的研究提供了合理的参数指导。

传统重复信号限幅(ISC)技术可以减小非线性LED光正交频分复用(O-OFDM)系统的非线性限幅噪声影响。但ISC系统需要多个LED同时发光,同步和硬件实现复杂,并且误码率(BER)随着信道增益差异的增大而变大。基于此,提出基于单个LED的O-OFDM符号分解串行传输系统,对O-OFDM符号进行限幅分解,然后串行组帧,最后输入到单个LED中。推导了系统理论信噪比表达式,并建立了蒙特卡罗误码率和误差矢量幅度(EVM)仿真模型。结果表明,随着符号分解次数增大,EVM和BER性能显著变好,但通信速率略有下降,并且直流偏置会影响EVM和BER性能。本系统实现简单,避免了信道增益差异引起的BER变差问题。

并行光逻辑运算器件是未来高速大容量全光信号处理的关键器件,也有助于降低信息的传输时延。利用光纤四波混频的非相敏放大(FWM-PIA)机理,设计三通道光相位混合运算器(A+B-C,A+C-B,B+C-A)。通过建立并求解级联四波混频(FWM)的非线性耦合模方程组,揭示光相位运算器输出闲频光与输入信号光之间的固定相移关系,为相位补偿方法的实施提供理论依据。计算表明,该并行混合运算器的幅度噪声指数和误差矢量幅度(EVM)的相位噪声转移系数分别为0.9 dB和1.67;当输入四相相移键控(QPSK)信号的信噪比大于24 dB和EVM小于12%时,无纠错编码的符号错误率低于10 ^-3。比较三通道和单通道两种相位运算器的性能,由于相位运算器是通过FWM相位匹配关系执行混合运算功能的,它们有相同的相位噪声转移特性,但前者的噪声指数略低0.2 dB,光功率转移效率高一倍以上。

理论上提出了窄带损伤条件下的误差向量幅度的新算法，该修正算法可有效去除滤波引起的码间干扰因素，从而能利用计算的误差向量幅度更准确地估计系统光信噪比与误码率。通过数值仿真发现，新的算法能够有效地估计接收光信噪比，在加入码间串扰修正后的误差向量幅度对误码率的估计也有提高。同时，论文讨论了干扰码元个数的优化问题，以获得在计算复杂度与性能之间的最佳平衡，还分析在不同系统参数包括信噪比与滤波带宽下的估计性能表现。