针对极化码在光通信系统中的应用研究, 文章将极化编码调制和光纤模分复用(MDM)系统相结合, 搭建了基于比特交织极化编码调制的MDM系统, 并进行了最大似然(ML)检测算法性能的研究。仿真结果表明, 极化码的加入大大提升了系统性能, 与非编码的MDM系统相比, 采用比特交织极化编码调制的MDM系统在同等模式相关损耗(MDL)值下,系统性能提高了约8 dB。文章还展示了ML和最小均方误差(MMSE)检测算法在MDM系统中的性能以及不同模式损耗对系统性能的影响, 其中, ML检测算法相较于MMSE检测算法, 在误码性能上提升了约3 dB。

文章从网际互连协议(IP)网络质量出发, 针对时延和丢包等网络性能因素对互联网整体质量和行业大客户端到端业务质量的影响, 提出了统一的架构设计, 结合高速采集(Telemetry)、双向测量(Twamp)、逐流检测(IFIT)和数据流分析(Flow)等新技术的应用, 完成了IP网络质量监测及优化方案研究。结果表明, 通过文章方案部署可有效提升监测数据的时效性、真实性和可靠性。方案部署后采集海量包粒度的质量数据并分析, 借助人工智能(AI)预测能力完成故障预警, 在提升了业务质量的同时进一步增强了现有网络“自动驾驶”能力。

光波分复用(WDM)系统一直在高速率、长距离和大容量的方向上不断演进升级, 400 Gbit/s传输系统已经规模商用, 超400 Gbit/s的研究和应用进展迅速。文章在介绍单载波800 Gbit/s光传输关键技术的基础上, 梳理相关标准化研究最新进展, 进一步探讨了800 Gbit/s光传输技术的演进方向。

毫米波大规模多输入多输出(MIMO)系统具有更多的射频链路, 带来更大的功耗, 接收端使用低分辨率模数转换器(ADC)可有效解决功耗高的问题。针对低分辨率ADC引起接收信号幅度失真, 进而影响信道估计准确性的问题, 文章提出了一种基于优化的两阶段毫米波信道估计算法。第1阶段, 根据量化后的接收信号确定采样后的接收信号取值范围, 并将其作为约束条件构造优化问题, 利用l1范数衡量向量稀疏度估计波达方向; 第2阶段, 根据估计的波达方向, 使用Bussgang分解模型近似非线性量化过程, 得到信道复增益的最小二乘估计。仿真结果表明, 所提算法准确性比目前最先进的算法提升了约5 dB, 且算法复杂度降为线性。由此可见, 所提算法在有效性和可靠性方面均有较大提升, 具有实用价值。

针对目前光网络物理层面临的窃听安全问题, 文章提出了一种基于高非线性光纤(HNLF)和超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)新的混合光加密方案。方案中采用简并四波混频(FWM)效应对用户信息进行加解密, 并采用光编码技术对密钥信息进行编解码, 编码的同时实现了密钥信号的隐匿传输。通过对比信道中传输的加密信号波形和原始发送信号波形衡量系统的安全性, 并通过系统接收端误码率来衡量系统的有效性。仿真结果表明, 使用了文章所提新的混合光加密方案后, 用户数据信息的频率和相位发生扰乱, 编码后的密钥信号光功率低至-34.4 dBm, 因此窃听信道既无法得到有效数据信息, 也检测不到密钥信号, 从而实现了正交相移键控(QPSK)信号的安全传输。

针对正交振幅调制在高信噪比的加性高斯白噪声(AWGN)信道与香农极限有1.53 dB容量间隙的问题, 文章提出了一种基于互信息量估计的几何与概率联合整形的方法, 将几何整形与概率整形相结合, 提升通信系统的互信息量。文章将互信息量估计作为计算系统互信息量的方式, 以最大化互信息量为目的训练发端的编码器, 实现几何整形与概率整形。通过在不同信噪比下AWGN信道中的仿真, 验证了基于互信息量估计的几何与概率联合整形系统的性能要优于单独进行几何整形或概率整形的性能。在信噪比为10 dB的AWGN信道中, 系统的互信息量与几何整形相比有0.041 7 bit/symbol的增益, 与概率整形相比有0.027 9 bit/symbol的增益。

针对多输入多输出(MIMO)电力线通信(PLC)系统中的脉冲噪声造成定时同步不准确的问题,文章提出了一种基于MIMO PLC系统的正交频分复用(OFDM)符号定时同步算法,利用差分相关和最大比合并(MRC)提高同步性能。在2×2 MIMO PLC信道模型下,两个发送端口发送自相关性和互相关性良好的前导序列,在接收端通过设置阈值过滤电力线中的脉冲噪声,采用改进的延时自相关算法实现定时粗同步。利用窗口求和方法减小精同步的估计范围后,通过差分相关和MRC联合算法完成定时精同步。相比互相关算法,所提算法有2 dB的提升。仿真结果表明,该方法同步性能明显优于传统互相关算法。

为了提高低密度奇偶校验(LDPC)码的加权比特翻转(WBF)译码算法的译码速度和性能,文章提出了一种具有多/单比特切换机制的两级WBF译码算法。译码首先在第一级解码器中进行多比特翻转译码,当发现循环翻转或最大翻转函数值小于零时,跳到第二级解码器中进行单比特翻转继续译码,从而消除多比特的循环翻转和实现多比特向单比特译码的切换。仿真结果表明,与基于幅度和的加权比特翻转(SMWBF)译码算法以及基于变量节点更新的SMWBF(VSMWBF)译码算法相比,在加性高斯白噪声信道下,文章所提算法获得了平均迭代次数和译码性能的双增益。

针对传统位置指纹算法存在定位精度低和计算复杂度高等问题,文章提出了一种基于反向传播神经网络(BPNN)和多元线性回归(MLR)的单发光二极管(LED)室内定位算法。首先,利用3个水平光电探测器(PD)作为接收器接收光功率,待测点位于接收器的中心; 然后根据接收到的光功率向量,利用BPNN确定待测点粗略的位置范围; 最后以该位置范围作为约束条件,利用MLR对待测点的位置进行更精确地定位。实验结果表明,在2.0 m × 2.0 m × 2.5 m的室内空间中,该算法的平均定位误差为5.04 cm,平均定位时间为0.002 83 s。与传统的位置指纹算法相比,该算法的平均定位精度提高了41.53%,平均定位时间减少了56.60%,在较低计算复杂度的前提下实现了更精确的定位。

受限于传统可见光通信(VLC)的研究范式,研究人员在分析可见光无线覆盖时,通常假设光源遵从朗伯空间辐射特性。客观上,上述假设忽视了由不同类型光波束构成的潜在异构光波束,对基于异构光波束的VLC覆盖特性也缺少必要的探索。针对上述问题,综合考虑商用发光二极管(LED)光源的差异化非朗伯光波束特性,文章给出了多种潜在的异构光波束配置方案。同时,在典型室内场景,对传统同构朗伯光波束和文章所提异构光波束的覆盖特性进行了比较分析。量化结果显示,较之于传统朗伯光波束的发射器配置,文章所提异构光波束的配置方案能够引入高达1.97 dB的最小信噪比(SNR)增益,同时将SNR波动幅度从传统设计下的22.75 dB降低至异构设计下的15.33 dB。此外,SNR低于30 dB相对弱覆盖位置占比从初始配置下约13.20 %降低至非异构设计下约7.23 %。因此,异构光波束对室内空间覆盖的潜在影响获得了初步的证实。