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
东莞职业技术学院 建筑学院, 广东 东莞 523808
发光二极管的非线性特性是引起光信号出现非线性失真的一个重要因素,针对该问题,采用人工神经网络在接收端对信号的非线性失真进行抑制,进而降低可见光通信系统的误码率。将发光二极管的输入电信号与接收端转换后的电信号组成成对数据,将成对数据集送入神经网络进行训练,学习信号在电光转换、信道传输及光电转换过程中的非线性失真特性,通过神经网络对信号的非线性失真进行估计与抑制。此外,在训练过程中采用分布估计算法搜索神经网络的超参数集,以降低训练难度。实验结果表明,该方法在不同的信道环境下均能有效地改善可见光通信的性能。
可见光通信 人工神经网络 非线性失真 失真抑制 分布估计算法 神经网络训练 visible light communication artificial neural network non-linear distortion distortion suppression estimation of distribution algorithm neural network training
1 兰州理工大学计算机与通信学院, 甘肃 兰州 730050
2 西南交通大学信息科学与技术学院, 四川 成都 610031
发光二极管(LED)的非线性特性会使可见光通信(VLC)系统的误差矢量幅度(EVM)和误码率(BER)恶化,介绍了基于非线性LED的光正交频分复用(O-OFDM)VLC系统原理,并推导了系统的BER表达式。提出了将LED非线性失真分为工作区内的非线性失真和工作区外的限幅失真。对于限幅失真,根据Bussgang理论,计算载荷信息的子载波衰减因子,进而得到叠加在子载波上的限幅噪声方差。将工作区内的非线性失真,等效为驱动信号加上非线性失真噪声,用非线性LED输出信号偏离理想线性信号的总平均功率减去直流功率作为噪声方差。用蒙特卡罗法仿真分析了非线性失真对星座图、EVM和BER的影响。
可见光通信 光正交频分复用 非线性发光二极管 限幅噪声 非线性失真 激光与光电子学进展
2020, 57(15): 150603
1 南昌大学信息工程学院,江西 南昌 330000
2 武汉大学电子信息学院,湖北 武汉 430072
3 中国矿业大学信息与控制工程学院,江苏 徐州 221116
可见光通信(VLC)是一项有前景的技术,作为现有无线通信网络的有益补充,可提供高速率、低延迟及多设备接入等通信服务。借助传统无线通信的高性能编码调制技术,已经设计并实现了各种适配于VLC 系统的物理层通信技术。不同于传统射频通信,VLC 采用LED 作为信号的发射源,LED 的调制容易产生非线性失真且调制带宽有限,已成为VLC 高速通信的技术瓶颈。针对这两方面的挑战,本文以白光LED 为出发点,阐述了白光LED 能有效兼顾照明和通信的特性,总结和分类了非线性失真补偿和拓展调制带宽的多种技术,最后本文提出了LED 封装材料及工艺、新型Micro-LED 器件研究、光源布局设计、码间干扰消除技术等开放性研究问题,以期提高可见光通信系统的性能。
可见光通信 白光LED 非线性失真补偿 带宽拓展 visible light communication white light emitting diode nonlinear distortion compensation bandwidth expansion
1 中国科学院电子学研究所 微波成像技术重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对合成孔径激光雷达(Synthetic Aperture Ladar, SAL), 分析了信号相位误差对合成孔径成像的影响。建立了激光信号模型, 分析了激光信号相干性对 SAL方位分辨率的影响, 给出通过本振信号延时处理保证相干性的解决方案。分析了LFM信号非线性失真对距离分辨率的影响, 为同时解决激光LFM信号调制放大过程引入的脉冲间随机初相位问题, 提出一种基于参考通道的LFM信号非线性失真和脉冲间随机初相位定标校正方法。给出了实验和仿真数据处理结果。
信号相干性 相位误差 合成孔径成像 激光雷达 非线性失真 定标校正 signal coherence phase error synthetic aperture imaging ladar nonlinear distortion calibration correction 红外与激光工程
2018, 47(3): 0306001
天津大学精密仪器与光电子工程学院光纤传感研究所光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
研究了光纤法布里-珀罗(F-P)传感解调中CCD 非线性失真及其对解调的影响。测试CCD 响应特性并建立拟合模型,仿真分析了不同噪声下的非线性失真影响。结果显示解调出的绝对相位标准差随着非线性失真率的增大而逐渐增大;且随着噪声增加,产生解调干涉级次跳变的非线性失真率减小。利用搭建的光纤F-P 压力传感系统研究了信号非线性失真的影响。实验结果表明固定压力下的非线性失真率随着光功率的增加而增加,非线性失真率大于26.3%后会出现解调干涉级次跳变,实验与仿真结果一致。非线性失真率在0.3%~22.3%范围内的满量程压力解调结果显示,随着非线性失真率的增大,解调精度逐渐降低。非线性失真率为22.3%时解调最大误差为0.215 kPa,相比非线性失真率为0.3%时增大了1.24 倍。要保证满量程范围内解调精度优于0.04%,非线性失真率应小于6.7%。
探测器 光纤法布里-珀罗传感器 非线性失真 解调精度 激光与光电子学进展
2016, 53(4): 040402
1 解放军信息工程大学 信息系统工程学院, 郑州 450001
2 中国电子科技集团公司 第四十一研究所, 山东 青岛 266500
针对目前行波管放大器模拟预失真技术中存在的幅度和相位特性关联性强的问题,提出一种双路矢量合成式预失真器。该预失真器由90°电桥、模拟电调衰减器和反射式二极管预失真电路构成。根据理论分析和ADS软件仿真结果加工了实际电路并进行测试。实测结果表明:在工作频率29~31 GHz和额定输入功率区间内,该电路可实现与行波管特性相反的预失真性能;合理调整两支路偏置电压,可实现相位扩张改变30°,而增益扩张变化量小于1 dB的性能,有效减小了模拟预失真器幅度和相位特性的关联性。
行波管放大器 模拟预失真技术 非线性失真 幅度和相位关联性 双路矢量合成 travelling wave tube amplifier analog predistortion technology nonlinear distortion correlation between amplitude and phase dual-branch vector synthesis 强激光与粒子束
2015, 27(12): 123006
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所, 上海 200050
2 中国科学院无线传感网与通信重点实验室, 上海 200050
3 中国科学院上海高等研究院, 上海 201210
4 同济大学电子与信息工程学院, 上海 201804
发光二极管(LED)是可见光通信系统(VLC)中最主要的非线性器件,同时由于通带内非平坦的频率响应还伴随着记忆效应。LED的记忆非线性主要恶化了VLC系统的误差矢量幅度(EVM)和比特误码率(BER)。预失真技术通常被用来补偿LED的非线性,从而提高可见光通信系统的性能。现有的预失真技术都不具备自适应性并且没有考虑到LED的记忆效应。提出了一种新的预失真架构,即在发射端增加一路反馈链路来获得LED的输出信号,同时使用记忆多项式模型来自适应地训练并补偿LED的记忆非线性。仿真结果显示提出的预失真技术的BER性能优于现有的方法。
光通信 可见光通信 发光二极管 非线性失真 记忆效应 自适应预失真算法 中国激光
2014, 41(11): 1105007
空军工程大学信息与导航学院 陕西 西安 710077
多频段多路信号同步调制时,星间微波光子链路性能与单路信号调制时相比有很大不同。基于Ku和Ka频段4路信号同步调制的星间微波光子链路模型,实现了卫星接收射频信号在光域上的放大、传输和分束等处理,利用贝塞尔函数展开分析了输出端非线性失真分量,推导了单边带、双边带和推挽调制方式下输出信号失真比(SDR)和信号噪声失真比(SNDR)。结果表明,非线性失真对单边带调制的影响小于双边带调制;单边带和双边带调制时最优输出SNDR值相同,对应的双边带调制时调制系数小于单边带调制;推挽调制方式时低偏置相位不能优化输出SNDR值。综合考虑输出信号质量和功耗因素,多频段信号同步调制时星间微波光子链路应选取双边带调制方式。
光通信 星间微波光子链路 非线性失真 信号失真比 信号噪声失真比 激光与光电子学进展
2013, 50(5): 050601