多天线干涉阵利用多个远端天线同时接收信号以提升探测灵敏度和角分辨率,其多路信号干涉合成的特性要求不同路之间高精度的时间同步。本文提出一种复用型分布式多路时间同步方法,利用单个数字延迟脉冲发生器对时间信号进行再生和分配,并设计了相应测量及控制算法,在精确测量多路光纤传输延时的同时,向多个远端天线分配稳定的时间信号。实验结果表明,系统在25km传输链路下具有ps级传输延时测量精度和优于20ps的时间信号分配精度。方案可同时支持本地回传信号数字化和远端数字化两种信号接收汇聚方案,在保证时间同步精度的同时有效降低了分布式同步系统的成本。

无线光通信系统中，接收端由光电探测器实现光电转换，而探测器中存在的噪声会直接影响光电转换效率。文章以无线光通信为背景，根据光电探测器噪声的产生机理，对探测器的散粒噪声、产生-复合噪声、1/f噪声和热噪声分进行描述，并且给出相对应的数学模型。结合具体的雪崩光电探测器、正本征负探测器、光电倍增管、四象限探测器、量子点红外探测器、平衡探测器及双平衡探测器分别分析各自的噪声模型。最后指明了该领域的进一步研究工作方向。

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。

激光星间链路主要用于卫星之间高速数传，是构建天基信息网络的关键技术。目前国外通信、遥感、导航和中继等卫星系统都已计划部署激光通信终端，激光星间链路技术已从在轨演示验证向大规模组网应用阶段发展。简要梳理了国际上现有组网卫星系统的激光星间链路终端技术发展情况，对激光星间链路的技术体制和终端分类进行了总结；侧重分析了我国激光星间链路终端技术发展现状及大规模应用面临的主要问题，针对重难点技术的解决途径进行了思考；对激光星间链路终端未来的发展趋势做了展望，尤其是轻小型化设计与实现、宽带化、一对多光学天线和网络化等技术发展趋势进行了分析。

分布式探测系统中当接收信号信噪比较低时, 基于信号到达各接收天线延时差(TDOA)的定位法精度直接被延时差测量精度所制约。为解决这一问题, 提出了基于多天线信号合成的优化TDOA定位算法, 利用多路合成后的信号来精确获得各路信号延时差。仿真结果表明优化定位算法相较传统高斯牛顿迭代法在低信噪比情形下可将定位误差减小一个数量级。进一步搭建光纤稳时传输系统, 实验结果显示, 在信噪比为1.1dB时, 优化算法定位精度可达到1.6m, 比传统算法的定位误差降低了86.8%。算法将极大地扩展TDOA定位法的适用范围。

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。

针对光纤通信高速传输过程中的非线性效应问题, 基于卷积神经网络提出一种光纤通信非线性失真补偿方法。利用卷积神经网络捕捉光纤传输信号的非线性变化特征, 在网络最后一层通过回归层对光信号进行非线性拟合; 通过量子粒子群优化算法搜索深度卷积神经网络的超参数集, 降低卷积神经网络的训练难度。数值仿真实验结果表明, 量子粒子群优化算法能够有效地优化卷积神经网络的超参数, 并且所训练的卷积神经网络能够改善光纤传输的通信质量。

高阶色散导致光信号在光纤的传播过程中常常会发生非线性失真的现象, 并导致接收信号的误码率升高。为了解决该问题,提出了基于深度神经网络的光信号预测技术。该技术首先总结了光纤通信系统的信号传播模型,然后确定了深度神经网络输入层与输出层的参数, 最后在训练阶段通过海洋捕食者算法搜索神经网络隐藏层的参数。实验结果表明,深度神经网络模型能够准确地预测接收光信号的正确波形, 为光纤的色散补偿提供基础。

在多用户光码分多址 (OCDMA) 传输系统中, 多用户干扰 (MAI) 严重影响系统传输性能。针对系统中多用户干扰来源于各用户码字不完全正交的特点, 采用码字的自、互相关函数表达接收信号与系统损伤, 引入将多用户干扰看作可重构的 “有效信息” 的新思路, 提出了一种基于数字信号处理技术的串行反馈干扰抑制算法。搭建了 2 用户同步接入频谱幅度编码光码分多址 (SAC-OCDMA) 传输系统仿真平台, 验证了该算法抑制多用户干扰的有效性。仿真结果表明: 相较于光阈值器件, 采用串行反馈干扰抑制算法抑制多用户干扰的效果更好, 系统传输性能的改善更大, 引入的功率代价仅为 2.3 dB。

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。