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
随着多波束卫星通信技术的发展, 收发共用技术被广泛应用, 微波无源器件大功率引发的无源互调(PIM)效应面临着挑战。本文根据多波束卫星通信工作模式, 在双载波测试 PIM的基础上设计了一种相位可调的多输入多输出多载波 PIM测试方法。考虑多载波叠加效应, 开展了多载波 PIM理论分析。组建的 7路测试系统通过了-60~60 ℃天线馈源 PIM试验, PIM电平稳定在 -155 dBm以下。此测试系统已用于星载部件多载波无源互调性能检测。
卫星通信 无源互调 多载波 检测 satellites communication Passive Intermodulation multi-carrier detection 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(7): 877
针对基于交错正交幅度调制的相干光滤波器组多载波(CO-FBMC-OQAM)通信系统的信道均衡问题, 提出了一种基于人工神经网络(CD-net)的信道均衡方法。CD-net融合了卷积神经网络和深度神经网络的优点, 能够完成CO-FBMC-OQAM通信系统的信道均衡任务。在CD-net中, 卷积神经网络模块首先对接收端畸变信号进行特征提取, 再由深度神经网络模块完成信号解调和信道均衡, 并恢复出原始信息。数值仿真结果表明: 与传统信道均衡方法相比, CD-net方法在误码率性能方面具有更大的优势, 能够较好地解决CO-FBMC-OQAM系统的信道失真问题。
光通信 滤波器组多载波 神经网络 信道均衡 optical communication, filter bank multicarrier, n
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
杭州电子科技大学 通信工程学院，杭州 310018
为了解决基于强度调制/直接检测的通用多载波(IMDD-UFMC)调制光传输系统中由于高峰值平均功率比(PAPR)需使用高精度数模转换器/模数转换器(DAC/ADC)带来的高成本问题，提出一种基于自组织映射(SOM)神经网络的非均匀量化方案。该方案通过一种竞争机制进行非监督学习的方式最小化量化误差来实现量化噪声最小的非均匀量化，从而提高IMDD-UFMC的系统性能。仿真结果表明：在保持系统性能的情况下，SOM非均匀量化方案可以比均匀量化方案降低1 bit量化位数；有些情况下至少能提高1.7 dB的接收灵敏度。
强度调制/直接检测 光通用多载波调制信号 数模转换器/模数转换器 非均匀量化 intensity modulation and direct detection optical universal multi-carrier modulation signal digital-to-analog converter/analog-to-digital conv non-uniform quantization
1 湖北职业技术学院 计算机中心, 湖北 孝感 432000
2 新疆大学 电气工程学院, 乌鲁木齐 830046
3 湖北职业技术学院 信息技术学院, 湖北 孝感 432000
针对可见光多载波通信系统传输速率低、帧间干扰大的问题, 采用改进的樽海鞘群算法对可见光多载波通信系统的调制器算法进行优化, 以提高可见光通信的数据传输速率。该文详细分析了可见光通信系统的多载波调制器, 全面考虑了相关调制系统的重要参数集, 并给出合理的质量评价函数。将布谷鸟搜索算子引入樽海鞘群算法以增强其全局搜索能力, 最终利用改进的樽海鞘群算法对可见光通信多载波调制器做优化。仿真实验结果表明, 运用樽海鞘群算法能够对可见光通信多载波调制系统的参数进行优化, 提高可见光通信的传输速率。
可见光通信系统 多载波调制 物联网 布谷鸟搜索算法 樽海鞘群算法 visible light communication Multi-carrier modulation internet of things cuckoo search algorithm salp swarm algorithm
1 宜宾职业技术学院 汽车与轨道交通学院，四川 宜宾 644000
2 重庆大学 微电子与通信工程学院，重庆 400044
针对正交频分复用(OFDM)系统中的载波频率恢复，本文提出了一种两步频率快速捕获和精确跟踪的恢复方案。首先基于半解析方法分析了频率偏移量对接收机性能的影响，然后基于最大似然估计器提出了频率偏移量的估计算法。最后，对于粗略频率捕获，方案利用单个同步序列的已知符号作为数据辅助捕获，一旦捕获结束，电路切换到判决导向跟踪模式来执行精细的频率跟踪，从而实现可靠的数据解调;对捕获算法在锁定频率范围的扩大和正确锁定性能方面进行了评价，同时在稳态频率误差的偏差和方差方面对跟踪性能进行了评价。最后给出了频率控制回路设计的基本原则和在捕获以及跟踪模式下回路参数的选择准则，并通过仿真验证了所提出的频率恢复系统的性能。
正交频分复用 多载波调制 频率偏移 估计误差 误码率 失锁概率 Orthogonal Frequency Division Multiplexing multicarrier modulation frequency offsets estimation error bit error rate missed lock probability 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(3): 405
1 兰州理工大学理学院, 甘肃 兰州 730050
2 兰州理工大学计算机与通信学院, 甘肃 兰州 730050
针对交错正交幅度调制的相干光滤波器组多载波通信系统,提出了一种新型联合估计算法。该算法通过对训练序列进行特殊的设计,同时完成了时间同步与信道估计任务,有效地提高了频谱效率。首先,根据相干光滤波器组多载波系统模型,仔细推导了时域波形的共轭对称性条件。在此基础上,提出了一种时间同步方法,该方法将伪随机序列与共轭对称性结合,提高了时间同步的准确性。然后,利用双相关导频原理进行信道估计,该方法既能规避固有虚部干扰的影响,同时又能保持时域波形的共轭对称性。最后,通过搭建数值仿真平台,研究了该系统的传输性能,仿真结果表明该算法可以有效地完成对时间同步和信道响应的联合估计任务。
光通信 滤波器组多载波通信系统 交错正交幅度调制 双相关导频 时间同步 信道估计 伪随机序列 中国激光
2020, 47(11): 1106001
1 江苏商贸职业学院 电子与信息学院， 江苏 南通 226000
2 江苏省物联网与视觉智能处理工程技术研究开发中心， 江苏 南通 226000
传统的正交频分复用技术对正交性要求高且存在频谱资源的浪费，不适合大规模物联网接入5G网的应用场景，偏移正交幅度调制滤波器组多载波技术是该应用场景的一个解决方案，但该技术应用于40~100Gbps光纤主干网时存在固有干扰和光信道噪声的问题，为此提出了基于小波神经网络的物联网主干光信道估计方法。通过最小二乘法对光信道进行初步估计，基于估计的结果和布谷鸟搜索算法初始化小波神经网络的参数; 通过伪逆运算动态更新网络的权重参数，从而对信道状态进行实时跟踪，保持较高的估计准确性。实验结果显示，估计方法的效果好于传统的最小二乘估计和最小均方误差估计。
小波神经网络 信道估计 大规模物联网 主干网 滤波器组多载波 第五代移动通信 wavelet neural network channel estimate big scale internet of things backbone networks filterbank based multiple carrier fifth generation mobile communication
