1 中国科学院电工研究所, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院, 江苏 南京 211102
为解决相位生成载波-反正切解调算法(PGC-Atan)的非线性失真问题，搭建了基于改进型PGC-Atan算法的非本征型法珀传感器(EFPI)解调系统。首先，理论分析了载波相位调制深度(C)偏离最优值、伴生调幅、载波相位延迟等非线性因素对经典PGC-Atan算法中参与反正切运算的正弦与余弦两路信号的影响。然后，针对外调制或伴生调幅较小的情况，提出了一种基于系数补偿的改进型PGC-Atan算法(PGC-CC-Atan)。该算法通过构造与C值和载波相位延迟有关的系数，消除反正切运算中的非线性参数。针对内调制情况，提出了一种基于椭圆拟合的改进型PGC-Atan算法(PGC-EF-Atan)。该算法通过基于分块矩阵的最小二乘法拟合椭圆并提取3个椭圆参数，进而将受非线性因素影响的正弦与余弦两路信号校正为正交信号。最后，通过仿真验证了改进型算法的正确性，并采用高调制特性的垂直腔面发射激光器(VCSEL)和常规腔长的EFPI等搭建PGC解调系统，对比经典PGC-Atan算法与两种改进型算法的解调性能，证实了改进型算法非线性失真抑制的有效性。实验结果表明：一定C值范围内，两种改进型算法可在非线性因素影响下有效解调。PGC-EF-Atan算法相较于PGC-CC-Atan算法，解调信纳比提升了11.602 dB，总谐波失真降低了10.951%。两种改进型算法中，PGC-EF-Atan算法对非线性失真的抑制效果更好，且解调线性度良好，准确度高。
相位生成载波解调 非线性失真 椭圆拟合 光纤法珀传感器 phase generated carrier demodulation nonlinear distortion elliptic fitting fiber optic fabry-perot sensor
1 重庆邮电大学 通信与信息工程学院，重庆 400065
2 北京智芯微电子科技有限公司，北京 102200
【目的】电力线载波（PLC）通信系统采用基于帧突发的传输模式，由于PLC系统的收发信机之间存在载波频偏、PLC信道存在各种噪声以及时变特性，加之PLC系统没有专用参考信号，传统信道估计对PLC信道没有跟踪预测能力，进而造成PLC系统性能恶化。
【方法】文章针对现有问题，提出了一种基于长短期记忆（LSTM）神经网络和去噪卷积神经网络（DnCNN）的去噪长短期记忆（DnLSTM）神经网络，并利用该DnLSTM神经网络进行了PLC信道估计。首先对DnLSTM神经网络进行离线训练再保存训练好的DnLSTM参数，之后将其部署到PLC系统中，加载训练完成的参数后再进行在线预测，得到PLC系统信道响应。在电力线系统仿真中，文章采用最小二乘法（LS）、最小均方误差（MMSE）算法以及DnLSTM神经网络进行信道估计，给出在高斯白噪声（AWGN）、组合噪声、色噪声和脉冲噪声条件下的仿真结果，同时调整了用于信道估计的前导符号数量并进行了对应的仿真。
【结果】仿真结果表明，DnLSTM神经网络进行信道估计的精度与采用的前导符号数量有关，采用4个前导符号进行信道估计，其估计精度优于LS，接近MMSE算法，并且DnLSTM神经网络具有很好的抵抗载波频偏以及信道时变的能力。当用于信道估计的前导符号越多时，低信噪比（SNR）情况下的PLC系统性能越好，高SNR情况下的PLC系统性能相似。
【结论】通过以上仿真可得出，基于LSTM和DnCNN的DnLSTM神经网络可以很好地估计存在频偏的PLC系统信道响应，可实时跟踪其变化。
电力线载波通信 信道估计 深度学习 长短期记忆神经网络 去噪卷积神经网络 PLC communication channel estimation deep learning LSTM neural network DnCNN 光通信研究
2024, 50(2): 22005801
上海大学 特种光纤与光接入网重点实验室，上海 200444
【目的】具有可调谐能力的高频微波载波（GHz）在第五代移动通信技术（5G）/第六代移动通信技术（6G）无线网络、雷达系统和卫星通信领域中有着广泛的应用。由于比较简单的系统结构、大带宽和低损耗的优点，基于光子技术生成高频可调谐微波载波的技术方案吸引了国内外研究团队的广泛关注。由于目前C波段有着成熟的商用器件，因此目前光生微波实验多在C波段进行。随着波分复用（WDM）—光载射频（ROF）技术借助WDM系统在光频域的合/分波来灵活实现微波频段的合/分波，利用ROF系统采用光生微波技术来简化基站配置，使得C波段的有限带宽资源（35 nm，1 530~1 565 nm）越来越紧张。因此，光生微波技术的研究有着向更宽光谱范围扩展的驱动力。U波段可以提供宽至50 nm（1 625~1 675 nm）的信道带宽来缓解C波段的信道利用压力。在U波段，标准单模光纤已实现低至0.195 dB/km（@1 625 nm）的光功率损耗，特别是，掺铥光纤放大器在U波段也可实现达到18.7 dB（@1 655 nm）的大带宽增益。因此，基于标准单模光纤的WDM系统可向U波段扩展，从而促使WDM-ROF技术向这一波段延伸，进而带动光生微波技术向U波段拓展。文章研究了U波段的光生微波技术。
【方法】从数学模型上看，现有光生微波技术对所应用的光载波波段是透明的，只需选择对应工作波段的光子学器件就可在任意波段使用这些方法来产生微波载波。从原理上看，C波段的光子学器件（如偏振控制器、相位调制器（PM）和光纤移相器（FPS）等）可以工作在U波段，这些器件的工艺技术成熟并易于购置。因此，文章采用C波段的PM、FPS和光耦合器等光子学器件，基于U波段光载波搭建了光生微波载波系统。
【结果】最终基于该系统产生了调谐范围覆盖7.5~12.0 GHz、杂散抑制比达29.6~35.2 dB的可调谐微波载波。
【结论】文章通过公式原理分析和实验验证，实现了将光生微波载波技术的工作波段扩展至U波段。
光生微波载波 U波段 光相位调制器 强度调制 频率可调谐 杂散抑制比 photogenerated microwave carrier U-band optical PM intensity modulation frequency-tunable spurious suppression ratio 光通信研究
2024, 50(2): 22005401
南京邮电大学 电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，南京 210046
【目的】文章进行仿真研究实验的目的是提高正交频分复用（OFDM）—波分复用（WDM）光纤通信系统的性能，为此提出了正交分组子载波幅度整形（QGSAS）双相位共轭孪生波（dual-PCTW）方案以抑制该类系统的非线性效应，并搭建多种不同条件下的仿真系统以探究该方案的性能。
【方法】具体的实验方法为：利用Matlab和Optisystem两种软件混合编程，在16和64进制正交幅度调制（QAM）格式下，选取两种QGSAS方案（正弦幅度整形和矩形幅度整形），搭建了3种维度（偏振域、子载波域和时域）的QGSAS dual-PCTW OFDM系统，共涉及12种组合形式。
【结果】通过仿真分析不同方案下的系统误码率，结果表明：QGSAS dual-PCTW方案可有效提高系统对非线性效应的容忍度；在讨论的几种组合方案中，16QAM下时域方案的dual-PCTW技术对系统有最佳的性能改善；应用QGSAS技术时，矩形幅度整形方案性能优于正弦幅度整形方案。
【结论】因此可以得到结论：在文章所提方案中，矩形幅度整形方案结合16QAM下的时域方案dual-PCTW技术，可以最有效地抑制OFDM-WDM系统的非线性效应。
相干光通信 正交频分复用 双相位共轭孪生波 正交分组子载波幅度整形 非线性效应 coherent optical communication OFDM dual-PCTW QGSAS nonlinear effect 光通信研究
2024, 50(2): 22005301
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
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
1 中国电子科技集团公司第五十四研究所光通信研发中心，河北 石家庄 050081
2 河北省光子信息技术与应用重点实验室，河北 石家庄 050081
相针对基于相位增量的M次方载波同步算法存在的相位模糊问题，分析了相位模糊与系统调制参数之间的关系，并通过对帧同步过程进行改进，实现了载波同步相位模糊的消除。分别基于OptiSystem和集成相干光通信收发机搭建了空间相干光通信仿真系统和实验系统，并利用所提的消相位模糊载波同步算法对接收信号进行了处理。仿真和实验结果表明，所提出的消相位模糊载波同步算法频偏补偿和相差补偿范围不受系统调制速率、调制阶数的约束，具有更好的应用前景。
光通信 相干光通信 相干探测 载波同步 消相位模糊 帧同步
中国人民解放军95859部队，甘肃 酒泉 735018
光电经纬仪测量飞行目标的姿态角是重要的测姿手段。提出了一种利用实时动态载波相位差分技术（RTK）定位的无人机对光电经纬仪的测姿精度进行检测的方法。该方法将无人机RTK天线中心点与地面基准点构成的连线作为待测姿态角的轴线，通过RTK定位值计算出轴线与基准面之间的夹角，并以此作为姿态角的标准值来检测光电经纬仪测姿精度。介绍了测姿精度检测原理，对RTK定位精度和检测精度进行了不确定度分析，探讨了在精度检测时的设备布站规则。理论分析和实验结果表明：所提方法可以用于光电经纬仪测姿精度的外场检测。
姿态角 精度检测 实时动态载波相位差分技术 无人机 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0512002
国防科技大学气象海洋学院深海科学技术研究所，湖南 长沙 410073
相位生成载波（PGC）调制解调是干涉型光纤水听器常用的解调方法。首先，分析并建立了PGC解调系统的噪声传递模型，研究了光源强度噪声对PGC解调输出噪声的影响机理，分析了调制深度和工作点两个参数对PGC解调噪声稳定性的影响。然后，提出了一种基于3×3耦合器的多相PGC解调方案，即在传统PGC解调架构中引入3×3耦合器进行多相检测，利用3×3耦合器的相移特性对三路干涉信号进行融合处理。在不同的调制深度条件下，该方案可以降低水听器工作点变化所引起的光源强度噪声传递系数波动范围。实验结果显示，在常用的调制深度范围（1.7~3.4）内，工作点变化导致的噪声传递系数波动峰谷值小于0.5 dB，噪声稳定性相比传统PGC解调系统显著提升。
干涉型光纤水听器 相位生成载波解调 噪声稳定性 3×3解调
