1 北京理工大学 光电学院，北京 100081
2 北京遥测技术研究所，北京 100084
载波调制水下探测激光雷达利用散射光和信号光在频域特性上的差异来抑制杂散光，而不同水质中的散射光的截止频率是载波调制水下探测激光雷达设计中的重要参数。测量散射杂波的频率响应需要将目标回波与散射杂波分开，尤其是前向散射，与目标回波空间上重合，不容易被分开。文中提出了一种在载波强度调制激光雷达中分别测量水下目标和散射杂波的频率响应方法，利用散射光和目标反射的信号光在空间相干性上的差异，在回波光路上使用螺旋相位板将其分开并分别采集，再通过傅里叶变换得到它们的频谱。实验结果表明，前向散射杂波具有低通特性，而目标回波的响应是平坦的。将信号与散射在频谱中调制频率处的幅度之比定义为“信杂比”，并且用其来表示探测的有效性：当信杂比大于1时，认为探测到了目标。在较浑浊的水中，为了获得大于1的信杂比，载波的调制频率需要更高，基于蒙特卡洛方法对光子在海水中的传播进行了仿真模拟，结果与实验相符。测距实验也证明了，提高调制频率可以减小浑浊水中的测距误差。当信杂比小于1时，提高调制频率，测距误差降低明显。
散射杂波 涡旋光 频率响应 载波调制 scattering clutters vortex beam frequency response carrier modulation 红外与激光工程
2023, 52(9): 20220831
太原理工大学 新型传感器与智能控制教育部重点实验室, 太原 030024
在激光雷达的水下目标探测中, 浑浊水体中悬浮颗粒对激光的吸收和散射作用, 使得激光在水中的传输严重衰减。尤其是后向散射所造成的噪声会降低目标对比度甚至淹没信号回波。载波调制技术可以有效抑制后向散射, 提高目标回波信号的信噪比。文章将布尔混沌信号作为载波调制信号, 基于其内禀高频强度调制特性, 构建了布尔混沌调制激光雷达水下成像系统, 并在实验室水箱环境下, 对衰减系数不同的浑浊水体中的目标物体进行了三维成像实验研究, 对比了不同水质中的目标物体三维成像效果。
激光雷达 布尔混沌 载波调制 水下目标 三维成像 LiDAR Boolean chaos carrier modulation underwater target 3D imaging
1 南京航空航天大学 1. 空间光电探测与感知工信部重点实验室
2 物理学院
3 航天学院, 南京 211106
布里渊光时域光纤传感是一种连续分布式光纤传感技术, 可广泛用于获取沿传感光纤的温度和应变等物理量分布。如何提高布里渊散射信号的测量和处理速度, 以满足工程应用中的快速测量需求, 是布里渊光纤传感领域研究者的主要关注点之一。文章通过分析传统布里渊光时域光纤传感系统的耗时来源, 综述了近年来基于频率调制、功率谱测量、图像处理去噪和布里渊谱拟合方法改进等布里渊光时域传感中的快速测量技术研究进展。
光纤传感器 布里渊散射 载波调制 图像处理 神经网络 fiber optic sensors Brillouin scattering carrier modulation image processing neural networks
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 国防科技大学 电子科学学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学 气象海洋学院，湖南 长沙 410073
在激光雷达的水下应用中，由于水体对光的吸收和散射作用使得激光在水下的传输复杂多变，尤其是后向散射所造成的噪声会降低目标对比度甚至淹没目标回波，导致水下激光回波检测面临挑战。副载波调制技术可以有效地改善激光雷达系统水下探测性能，提高目标回波信号的信噪比。基于Monte Carlo方法提出了改进的副载波调制脉冲激光雷达水下传输模型，研究了海水衰减系数和通频带等因素对于系统性能的影响。仿真结果表明：相比于传统激光雷达，水体环境参数、滤波过程中的通频带选择对于系统水下探测性能影响较大；副载波调制技术可以提高目标回波信噪比和测量精度，有效改善系统性能。
水下激光雷达 副载波调制技术 Monte Carlo方法 目标回波信噪比 测量精度 underwater lidar sub-carrier modulation technology Monte Carlo method target echo signal-to-noise ratio measurement accuracy 红外与激光工程
2020, 49(S2): 20200185
国防科技大学 电子科学学院，湖南 长沙 410073
复杂的水体环境，特别是水中微粒的吸收和散射作用，使得水下激光雷达测距系统的接收信号中存在大量的后向散射杂波。随着距离的增大，目标回波会逐渐淹没在杂波中，而副载波调制技术可以有效地提升目标对比度，实现水下激光雷达的测距增程。首先建立了光子在海水中传输的蒙特卡洛仿真模型，然后研究了结合激光雷达优势和微波雷达优势的副载波调制技术，给出了伪随机序列作为副载波时发射、接收和相关处理的详细步骤，最后对四种不同类型的副载波(方波、锯齿波、正弦波和伪随机序列波)在不同的水质和发射脉冲宽度的情况下进行了仿真研究。结果表明：伪随机序列对于目标对比度的提升方面性能最好。
副载波调制 激光雷达测距 蒙特卡洛仿真法 海洋光学 伪随机序列 subcarrier modulation lidar ranging Monte Carlo simulation ocean optics pseudo-random sequence 红外与激光工程
2020, 49(S2): 20200193
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
针对激光器频偏较大的场景,研究了相干光滤波器组多载波通信(CO-FBMC/OQAM)系统的一种整数频偏估计与补偿方法。对以前的分数频偏研究工作进行了扩展,设计了一种混合型的训练序列结构。利用这种训练序列,不仅能完成分数频偏的估计,也能够实现对整数频偏的准确估计。利用数值仿真研究了该方法在CO-FBMC/OQAM系统中的有效性,结果表明该算法的准确频偏估计范围可以达到12倍子载波频率间隔,经过频偏补偿后的系统误码率可以低于前向纠错(FEC)极限。所提方法能够为CO-FBMC/OQAM系统的研究和应用提供有益的参考。
光通信 滤波器组多载波调制 正交频分复用 频偏估计 相干光通信系统 光学学报
2019, 39(12): 1206008
陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
针对光载无线通信(ROF)链路大量程、高精度时延测量需求,提出了基于时、频、信共传模式下的ROF链路时延测量方案。将秒脉冲信号进行副载波调制,使ROF信号和时延测量信号同波长传输,解决了秒脉冲测量信号对于ROF信号的干扰问题,同时实现了ROF传输和高精度时延测量功能。搭建了实验测量系统,验证了ROF系统和时延测量系统的兼容共生特性,测量了温度剧烈变化下的25 km光纤链路绝对时延及其时延变化。实验结果表明该方法在保证ROF链路信号传输质量的情况下能够实现高精度、大量程的链路时延测量。
光通信 光载无线通信 传输 时延 副载波调制 光学学报
2019, 39(12): 1206005
