光通信研究
2024, 50(2): 22007501
重庆邮电大学 通信与信息工程学院，重庆 400065
【目的】针对自由空间光（FSO）链路和射频（RF）链路的保密信息容易被外部窃听者窃听的问题，为提升混合RF/FSO通信系统的保密性能，同时考虑到实际工程中FSO链路往往无法满足视距条件且不同天线分支之间会由于收发模块小型化产生相关性，需要对可重构智能表面（RIS）辅助的混合RF/FSO系统的安全性能进行研究，以得到系统安全性能与RIS部署位置和天线相关性程度等参数的关系。
【方法】文章考虑单个窃听者，分别针对RF和FSO链路进行窃听，RF链路服从任意相关的Nakagami-m分布，FSO链路服从Gamma-Gamma分布。采用解码转发协议，推导得到了两种窃听场景下通信系统的安全中断概率（SOP）和严格正安全容量概率（SPSC）的闭合表达式，并对SOP进行了渐近分析。此外还利用Matlab软件进行了仿真实验，通过蒙特卡洛仿真来验证所推导公式的准确性。
【结果】仿真结果表明，将RIS部署在靠近接收端的位置可以降低系统的SOP，RF主信道的信道质量与窃听信道相比较好时，天线相关性程度的增加会使系统的SOP上升。
【结论】RIS辅助的FSO链路相比RF链路具有更好的安全性，虽然多天线分集技术能够有效提高系统的安全性能，但是类似指向误差和大气湍流引起的衰落，天线相关性也会对系统的安全性能造成损害，通过降低天线相关性程度能有效提升系统的安全性。
光通信 混合射频/自由空间光通信系统 可重构智能表面 天线相关性 物理层安全 optical communications mixed RF/FSO communication system RIS antenna correlation physical layer security 光通信研究
2024, 50(2): 22005601
1 四川大学电子信息学院, 四川成都 610064
2 中国空间技术研究院西安分院空间微波技术重点实验室, 陕西西安 710000
针对无源互调(PIM)严重影响卫星通信系统性能和稳定性问题, 提出了一种利用内导体非接触式结构实现低 PIM的同轴接头设计方法。设计并实现了 2款分别工作在 S波段和 C波段的内导体非接触式同轴接头: S波段的内导体非接触式同轴接头在 2.1~2.7 GHz下实测|S11 |<-30 dB, 通带内插入损耗小于 0.3 dB; C波段的内导体非接触式同轴接头在 3.5~4.2 GHz下实测|S11 |<-30 dB, 通带内插入损耗小于 0.2 dB。该改进型同轴接头设计方法为卫星通信系统的微波连接器的设计提供了重要的参考价值和新的研究思路。
内导体非接触式同轴接头 卫星通信系统 S波段 C波段 等效电路 coaxial connector of noncontact inner conductors satellite communication S band C band equivalent circuit 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(7): 845
1 重庆理工大学电气与电子工程学院，重庆 400054
2 重庆理工大学期刊社，重庆 400054
针对非对称协作自由空间光通信系统中信道条件得不到充分利用以及高阶调制导致的数据可靠性恶化问题，提出了一种分层调制联合物理层网络编码方案。该方案首先在信源节点处对待发送信息进行数据优先级划分，并给不同优先级的数据分配不同比例的发射功率；然后将调制后的数据发送至各个节点，并在中继节点处对接收到的数据进行物理层网络编码；最后中继节点将编码后的信息发送至目的节点，目的节点利用物理层网络编码方案恢复出原始信息。仿真结果表明，在高信噪比信道中，系统误码率可下降至以下；在强大气湍流信道中，使用该方案系统至少可获得1.5 dB的信噪比增益。该方案对强大气湍流信道表现出更好的抗干扰性能。
光纤光学与光通信 协作自由空间光通信系统 数据优先级 分层调制 物理层网络编码 强湍流 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1706001
研究对象是偏移正交幅度调制的相干光正交频分复用通信（CO-OFDM-OQAM）系统的信道估计方法。为了减少训练序列所占用的频谱资源，进一步提升频谱效率，为偏振复用CO-OFDM-OQAM系统提出了一种新的频域信道估计方法。该方法利用偏振复用系统的解调原理和固有虚部干扰系数的对称性规律设计全负载型实值导频方案，结合插值法，将每个偏振态上训练序列需要占用的频域符号个数降低为4。此外，该方法的另一个优势是具有更好的功率峰均比。搭建了偏振复用CO-OFDM-OQAM系统的数值仿真平台，在背靠背（BtB）、100 km和200 km光纤传输3种场景下对所提方法的频谱效率、功率峰均比和信道估计性能进行了验证。获得的结果证实所提方法能够提高频谱效率，而且功率峰均比更加优良。
正交频分复用 偏振复用 信道估计 光通信系统 光学学报
2023, 43(13): 1306003
1 东南大学电子科学与工程学院，南京 210018
2 剑桥大学工程学院，英国剑桥 CB2 1PZ
作为量子密码学的主要应用之一，量子密钥分发（QKD）是一种密钥的安全传输方式。相比于传统的通信方式，基于量子力学基本原理的QKD协议在理论上具备无条件安全性。一般来说，QKD过程中量子态的制备和传输需要对光子进行编码、传输和测量。近年来，QKD在理论与工程应用方面取得了极大的发展，也推动了国内外QKD网络的部署。文章对近期混合连续—离散变量QKD的几项工作进行了重点讨论，结合离散变量QKD的编码方式以及连续变量QKD的探测方式对实际搭建QKD信道的优缺点进行了分析，并进一步梳理与总结了现阶段混合连续—离散变量QKD的研究重点和难点。
量子密钥分发 光通信系统 安全性证明 后处理 QKD optical communication system security proof post-processing
1 河南轻工职业学院，河南 郑州 450000
2 机械工业第六设计研究院有限公司，河南 郑州 450000
3 青海民族大学土木与交通学院，青海 西宁 810007
工业桥式起重机的有线通信方式会增加人工成本，后期维护相对困难，为此提出一种基于PLC的激光无线通信系统设计方案。系统硬件部分由激光传感信息获取层、信息传输层以及信息融合输出层构成，激光传感器获取数据信息，经ZigBee通信技术完成传输，在信息融合模块内实现数据融合；系统软件部分由PLC模块、激光传感器路由节点模块和信息融合模块构成。PLC模块接收外部信号，确定信号状态信息；路由节点模块记载传感器数据的地址信息；凭借BP神经网络算法去除冗余数据，压缩数据量，使传感器信息得到理想的融合结果。通过对系统性能测试，结果表明，所提系统通信误码率较低，通信延迟和通信开销较小，可以实现高效、快速的激光通信传输。
可编程逻辑控制器 工业桥式起重机 激光通信系统 信息融合 BP神经网络算法 programmable logic controller industrial bridge crane laser communication system information fusion BP neural network algorithm
在过去的几年里，由于不同频段电磁频谱的传播特性差异、对带宽需求以及技术利用能力提升，无线通信应用的电磁频谱不断提高。在通信领域，为满足无线数据传输需求的爆炸性增长，特别是5G通信的发展，毫米波中低频段应用已经成功实现工程化并开始商业化。而对于以光波为载体的更高频率电磁波的光通信，也已经发展了几十年。在常规无线电波(毫米波)与常规光学(远红外)之间，存在着一段长期未能有效利用的空闲频谱资源，目前被统称为太赫兹频段(01~10 THz)。太赫兹频段在高速无线通信领域具备明显优势，成为有潜力的6G通信核心技术。可以预见，对这项技术的使用将助力6G通信实现网络全覆盖、高度智能化及网络安全性全面提升的愿景。文章主要关注通信领域，重点介绍了太赫兹频段的特点、构建太赫兹系统功能的器件类型与工艺集成实现技术。最后，预测了太赫兹通信技术的一些应用场景，进而显示出该技术对通信领域和人们日常生活的促进作用。
太赫兹频段 无线通信 信道 通信系统 terahertz band wireless communication 6G 6G channel communication system
1 中国铁建电气化局集团有限公司，北京 100040
2 北京交通大学，a.轨道交通控制与安全国家重点实验室
3 b.宽带移动信息通信铁路行业重点实验室，北京 100044
为推进智能铁路总体建设，实现高速铁路智能化，高铁信息基础设施将应用第五代移动通信技术(5G)建设铁路 5G专用移动通信系统，2.1 GHz有望成为铁路 5G专用移动通信系统的承载频段。高铁站台作为客货乘降与调度中转的功能核心，其在 2.1 GHz下的电波传播特性亟待研究。本文以厦门北站高铁站台为研究场景，利用射线跟踪(RT)技术仿真 2.1 GHz频段下的电波传播，基于仿真结果分析此场景无线信道特性，包括均方根时延扩展(RMS DS)、到达/离开方位角扩展、到达/离开俯仰角扩展(ASA/ASD, ESA/ESD)、交叉极化比(XPR)和以上参数的互相关。根据以上结果，对高铁站台场景中铁路 5G专用移动通信系统的设计和评估提出相关建议。
铁路 5G专用移动通信系统 射线跟踪 高铁站台 信道特性 5G for railway system Ray-Tracing high-speed rail platform channel characteristics 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(8): 769
西安邮电大学电子工程学院, 陕西 西安 710121
针对水下无线光通信(UWOC) 中海水信道的衰减特性和系统自噪声对调制性能的影响, 提出了一种改进的 Gardner 定时同步算法, 建立了基于偏移正交相移键控(OQPSK) 调制的 UWOC 系统模型, 仿真分析了 OQPSK 调制系统中水质和传输距离对误码率(BER) 性能的影响规律。结果表明, 与正交振幅调制(QAM)、四相相对移相键控(QDPSK)、开关键控(OOK) 调制的系统相比, 当系统 BER 达到 10-3 时, 采用 OQPSK 调制可分别获得 2.2、4.4、6.2 dB 左右的增益。与 OOK 调制相比, 采用 OQPSK 调制可获得 2.3～8.2 m 的距离增益。在衰减较大的水下信道中, 提出的 Gardner 算法较好地改善了 OQPSK 调制信号的同步性能, 与传统算法相比, BER 明显降低, 可获得约 12.5～14.2 dB 左右的增益。
光通信 水下无线光通信系统 定时同步 偏移正交相移键控调制 Gardner 算法 optical communication underwater wireless optical communication system timing synchronization offset quadrature phase shift keying modulation Gardner algorithm
