1 东南大学 移动通信全国重点实验室，南京 210096
2 网络通信与安全紫金山实验室，南京 211111
光纤通信与大容量高频无线通信深度融合是未来第六代移动通信（6G）的核心技术底座，对于构建“沉浸式通信、泛在连接、通信人工智能（AI）一体化”等6G典型场景具有重要意义。文章梳理了优化光纤无线融合传输系统架构和提升频谱效率的主流技术及其实现方案，对研发团队在这些方面取得的部分进展进行了总结。首先，面向新一代沉浸式通信的大容量需求，借助商用数字相干光模块（DCO），提出了一种“光纤－无线－光纤”一体融合传输系统新型架构，率先完成了光子太赫兹100/200/400 GbE实时无线传输通信实验，最高实现了2×240.558 Gbit/s的线路速率；其次，面向覆盖范围广和灵活部署的应用场景，将数字副载波复用（DSCM）技术引入光纤无线融合接入系统，文章设计并搭建出同时支持最多32路固定宽带接入和32路W波段毫米波无线接入的点对多点（P2MP）100 Gbit/s相干无源光网络（PON），能够灵活调整速率且便于后续迭代升级；最后，面向通信AI一体化需求，提出了一种基于似然感知的矢量量化（VQ）变分自编码器（VAE），基于AI技术对光纤无线融合通信系统进行端到端优化，在无需太赫兹功率放大器的情况下，成功演示了净速率为366.4 Gbit/s的双偏振（DP）2×2多输入多输出（MIMO）太赫兹信号6.5 m无线传输和20 km标准单模光纤（SSMF）传输。上述技术在未来6G典型场景中具有巨大的应用潜力，此外，文章还从大容量、长距离、集成化和智能化等方向对超100 Gbit/s光纤无线融合传输技术进行了展望。
光纤无线融合传输 数字副载波复用 无源光网络 端到端智能星座整形 integrated fiber-wireless transmission DSCM PON end-to-end intelligent constellation optimization 光通信研究
2024, 50(1): 23016001
Author Affiliations
Abstract
1 Zhejiang Lab, Hangzhou 311121, China
2 College of Information Science and Electronic Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
3 Applied Physics Department, KTH Royal Institute of Technology, 10691 Stockholm, Sweden
4 Networks Unit, RISE Research Institutes of Sweden, 16440 Kista, Sweden
Recently, wireless communication capacity has been witnessing unprecedented growth. Benefits from the optoelectronic components with large bandwidth, photonics-assisted terahertz (THz) communication links have been extensively developed to accommodate the upcoming wireless transmission with a high data rate. However, limited by the available signal-to-noise ratio and THz component bandwidth, single-lane transmission of beyond 100 Gbit/s data rate using a single pair of THz transceivers is still very challenging. In this study, a multicarrier THz photonic wireless communication link in the 300 GHz band is proposed and experimentally demonstrated. Enabled by subcarrier multiplexing, spectrally efficient modulation format, well-tailored digital signal processing routine, and broadband THz transceivers, a line rate of 72 Gbit/s over a wireless distance of 30 m is successfully demonstrated, resulting in a total net transmission capacity of up to 202.5 Gbit/s. The single-lane transmission of beyond 200 Gbit/s overall data rate with a single pair of transceivers at 300 GHz is considered a significant step toward a viable photonics-assisted solution for the next-generation information and communication technology (ICT) infrastructure.
terahertz communication terahertz photonics wavelength division multiplexing photonic-wireless transmission Chinese Optics Letters
2023, 21(2): 023901
1 中北大学 a.电子测试技术国家重点实验室
2 b.仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西 太原 030051
3 91550 部队，辽宁 大连 116018
4 北京遥测技术研究所，北京 100076
针对现有心电心音监测仪覆盖性不足、时效性差等问题，提出了一种基于无线传输的心电(ECG)心音(PCG)监护系统设计。本系统设计有64 个监护节点，各节点由传感模块、调理采集模块、存储模块、主控管理模块、通信模块、电源管理模块组成，各节点可对12 导联心电信号、HKY-06B 心音信号进行同步采集传输，将信息汇总给监护中心并及时处理与反馈，实现远程实时监护，为心血管疾病的早期诊断提供参数依据；适用于医院、社区、灾害救援现场如方舱医院等场所，保证高可靠性的同时极大提高了医护人员的工作效率。
无线传输 12 导联心电信号 HKY-06B 心音信号 远程实时监护 wireless transmission 12-lead ECG signal HKY-06B PCG signal remote real-time monitoring 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(1): 85
南京理工大学 电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
计算光学显微成像技术将光学编码和计算解码相结合，通过光学操作和图像算法重建来恢复微观物体的多维信息，为显微成像技术突破传统成像能力提供了强大的助力。这项技术的发展得益于现代光学系统、图像传感器以及高性能数据处理设备的优化，同时也被先进的通信技术和设备的发展所赋能。智能手机平台作为高度集成化的电子设备，具有先进的图像传感器和高性能的处理器，可以采集光学系统的图像并运行图像处理算法，为计算光学显微成像技术的实现创造了全新的方式。进一步地，作为可移动通信终端，智能手机平台开放的操作系统和多样的无线网络接入方法，赋予了显微镜灵活智能化操控能力与丰富的显示和处理分析功能，可用于实现各种复杂环境下多样化的生物学检测应用。文中从四个方面综述了基于智能手机平台的计算光学显微成像技术，首先综述了智能手机平台作为光学成像器件的新型显微成像光路设计，接下来介绍了基于智能手机平台先进传感器的计算光学高通量显微成像技术，然后介绍了智能手机平台的数据处理能力和互联能力在计算显微成像中的应用，最后讨论了这项技术现存在的一些问题及解决方向。
智能手机平台 计算光学显微成像 无线传输 即时检验 smartphone platform computational optical microscopy imaging wireless transmission point-of-care testing 红外与激光工程
2022, 51(2): 20220095
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
针对我国高精度立体测绘卫星系统中激光测高仪的在轨场地检校的技术需求, 研制了激光脉冲探测器系统。系统采用高速 PIN 探测单元及高速数据采集电路实现了 ns 级脉宽激光脉冲的定量化采集, 通过集成无线射频模块实现脉冲探测器的数据远程传输。为保证脉冲探测器的野外应用性能, 系统进行了能量密度测试、能量响应一致性与稳定性测试、探测器测量视场角测试等。试验结果表明脉冲探测器可以实现 1～120 nJ·cm－2 的能量范围采集, 能量响应的一致性优于 5%, 稳定性优于 1.5%, 并且可以实现 ±12° 角度范围内的激光脉冲的有效采集。最终探测器成功应用到我国“高分七号”卫星激光测高仪的在轨检校中, 获得了探测器阵列的有效激光触发数据, 为激光测高仪的在轨检校试验提供了有效的数据支撑。
激光测高仪 能量采集 无线发送 脉冲探测器 laser altimeter energy acquisition wireless transmission pulse detector 大气与环境光学学报
2021, 16(6): 541
武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室, 湖北 武汉 430070
十字头轴瓦的磨损是压缩机无法正常使用的重要原因之一,实时检测轴瓦处的温度进而来判断轴瓦的磨损情况是确保压缩机安全、高效生产的重要检测手段。针对石化行业复杂的工况环境,提出并设计制备了一种无线耦合光纤布拉格光栅传感器,并用其进行光信号的空间传输以实现轴瓦处温度信号的提取。针对动态测量过程中产生的U型中心波长信号引起的解调温度差值过大的问题,利用插入损耗阈值,将一次动态运行过程中的温度改变量从4 ℃控制到0.1 ℃以内,提高了温度解调的准确度,实现了温度的无线监测。
光纤光学 十字头轴瓦 光纤布拉格光栅 温度监测 准直器 无线传输
中国电子科技集团公司第四十七研究所, 沈阳 110032
温湿度偏高或者偏低, 都会使农业大棚中的农作物停止生长或者生长放慢, 因此将温湿度始终控制在适合农作物生长的范围内非常关键。所以, 现代化的农业大棚应该采用温湿度自动采集的监控方式, 从而调控农业大棚的温湿度, 以便适应大规模生产。整个系统由单片机及其外围电路以及无线发送模块两个部分组成: 单片机及其外围电路主要由MCU、温湿度传感器、人机交互组成, 通过温湿度传感器采集环境温度和湿度数据, 将采集的数据经由MCU进行处理, 再将数据流通过433 MHz无线模块发送给主机, 进而对机械设备进行控制。
433MHz无线模块 温湿度传感器 数据采集 无线发送 通信模块 农业大棚 433 MHz wireless module temperature and humidity sensor data collection wireless transmission communication module agriculture greenhouse
南京师范大学 南瑞电气与自动化学院, 江苏 南京 210042
针对现行LED信息屏系统便携性及成本的不足, 设计了集信息编辑、处理与发送功能为一体的手持控制终端, 并结合设计的具有信息接收与显示功能的显示终端, 获得了LED屏信息在线修改系统。手持控制终端和显示终端以微处理器为核心, 二者之间利用控制终端的矩阵键盘进行信息编辑并通过各自的无线模块进行连接和数据传输。实际测验表明：该系统能够实现一个手持控制终端对多个显示终端工况下的LED屏文本信息实时在线修改。
LED屏 在线修改 手持控制终端 无线传输 LED screen on-line modification portable control terminal wireless transmission
贵州大学 机械工程学院, 贵州 贵阳 550025
材料在长期服役过程中承载力与耐久性降低, 传统的动态监测方式存在监测精度不高, 布线麻烦等问题, 不能很好地为材料的结构破坏分析提供所需数据。针对这一现象, 本文设计出动态监测系统, 其以STM32微控制器为核心, 利用无线传输技术, 对压力传感器进行温度补偿的同时对所采集数据进行处理。通过实践证明, 所设计的监测系统能够实现无线传输、提高监测系统精度, 同时能够很好地为近场动力学理论仿真分析提供所需数据, 实践验证能够达到预期结果。
无线传输 动态监测 近场动力学 数据采集 wireless transmission dynamic monitoring Peridynamics data collection
1 中国电子科技集团公司 第五十四研究所, 河北 石家庄 050081
2 西安电子科技大学 综合业务网理论及关键技术国家重点实验室, 陕西 西安 710071
机上载荷获取的视频图像数据经压缩后在误码率为1×10-5的无线通信链路中传输时极易受到干扰, 从而使得地面终端无法正常解码显示。本文通过分析无人机测控下行链路数据传输误码模型, 设计了一种高效的纠删编码技术以提高压缩后码流的抗误码性能。该算法首先将编码后的数据按照一定数量的字节数进行分帧, 对分帧后的数据按列进行改进后的快速范德蒙纠删编码; 然后对编码后的数据再按帧格式进行快速循环冗余校验(CRC)编码; 最后将编码后的码流送入信道传输。仿真结果表明, 该纠删编码抗误码技术能够将误码率为1×10-5信道降低到1×10-8左右, 可以使得经过高压缩比后的视频码流正确解码显示。此外设计时使用的纠删编解码技术运算量低、延迟小、非常易于硬件实现。提出的高效纠删编码技术已成功应用于多项无人机测控系统。
视频压缩 纠删编码 循环冗余校验 无线传输 抗误码 video compress erasure code CRC check wireless transmission error resilience
