为进一步提高无线紫外光通信网络的信息传输质量和网络性能，提出了一种新型无线紫外光协作通信网络，网络中各节点采用解码转发方式，设定各节点优先级，从而实现了网络节点实时转发的协作策略。仿真分析了有无缓存设置和有无协作条件下无线紫外光通信网络的归一化吞吐量、各节点平均时延等性能。仿真结果表明：无缓存设置时，随着数据帧传输成功率的增加，高优先级节点一直有较高的归一化吞吐量，而低优先级节点数据帧丢失，归一化吞吐量下降；有缓存设置时，随着缓存的增加，各节点归一化吞吐量均有所增加；与无协作相比，有协作的紫外光通信网络具有更高的节点归一化吞吐量和平均时延。
紫外光通信网络 协作通信 归一化吞吐量 网络时延 ultraviolet light communication network, cooperati
1 桂林电子科技大学 广西无线宽带通信与信号处理重点实验室, 广西 桂林 541004
2 桂林电子科技大学 广西高校微电子器件与集成电路重点实验室, 广西 桂林 541004
3 江西洪都航空工业集团有限责任公司, 南昌 330001
为了满足低电压条件下高速高精度采样需求, 设计了一种电压-时域两级混合结构流水线模数转换器(ADC)。该流水线ADC的第一级逐次逼近型(SAR) ADC将电压转换为8 bit数字, 残差电压变换为时域延时信息后, 第二级4.5 bit时间数字转换器(TDC)将延时转换, 最终校准输出, 实现12 bit精度转换。通过采用多电压供电、改进残差电压转移和放大器结构, 以及优化时间判决器, 提升了ADC的动态性能和采样速度, 降低了采样功耗。该ADC基于40 nm CMOS工艺设计和仿真。采样率为200 MS/s时, 功耗为9.5 mW, 动态指标SNDR、SFDR分别达到68.4 dB、83.6 dB, 优值为22 pJ·conv-1·step-1, 能够满足低功耗高速采样的应用需求。
混合架构 高速ADC 电压-时域转换 时间数字转换器 hybrid architecture high speed ADC voltage-time domain conversion TDC
在分层非对称限幅光正交频分复用(LACO-OFDM)中, 采用离散哈特莱变换(DHT)可以弥补采用快速傅里叶变换(FFT)时存在的频谱效率不高的缺陷, 但在接收端多层信号的分离仍存在计算复杂度高的问题。结合DHT-LACO-OFDM信号的时域对称和反对称特性, 提出一种基于时域重构的分层信号接收方法, 在时域把叠加的信号进行分层接收。研究结果表明, 相比于传统的时频域结合的迭代接收方式, 基于时域重构的分层信号接收方法在误比特性能上与传统的迭代接收方式几乎相同, 但计算复杂度约降低为原来的一半。
正交频分复用 离散哈特莱变换 分层非对称限幅光正交频分复用 时域重构 计算复杂度 误码性能 orthogonal frequency division multiplexing discrete Hartley transform layered asymmetrically clipped optical orthogonal time domain reconstruction, computational complexi
在无线紫外光通信网络中, 采用与其相适应的有效组网方法可以进一步提高信息传输质量及网络覆盖范围等网络性能。提出了一种新型无线紫外光协作通信组网方法; 基于无线紫外光协作网络模型, 设计了网络节点协作通信策略; 研究了多中继环境下的放大转发和解码转发方式; 仿真分析了采用不同中继转发方式时, 紫外光协作网络的误码率、通信范围、发射功率以及其网络性能增益, 仿真结果验证了理论分析的正确性。研究结果表明, 多中继协作通信可有效提高无线紫外光通信网络性能; 相同误码率条件下, 采用放大转发和解码转发的紫外光协作组网的通信范围明显优于非协作网络, 且所需的发射功率更小; 解码转发方式优于放大转发方式; 协作通信节点数越多, 无线紫外光协作通信网络的通信范围越大。
紫外光通信网络 协作通信 放大转发 解码转发 ultraviolet (UV) light communication network cooperative communication amplify and forward decode and forward
1 湖南大学 机械与运载工程学院 国家高效磨削工程技术研究中心，湖南长沙40082
2 湖南大学 深圳研究院 微纳光学器件先进制造实验室，广东深圳518000
3 湖南大学 粤港澳大湾区创新研究院（广州增城），广东广州51100
4 试验物理与计算数学国家级重点实验室，北京100076
中红外成像器件，特别是工作于大气窗口（3~5 μm和8~12 μm）的成像器件，在红外成像与探测方面具有重要应用。传统的中红外成像器件笨重、昂贵、工艺复杂，阻碍了未来轻量化和集成化的发展。由亚波长尺度的微纳米结构以周期或非周期的方式阵列而成的超构透镜，具有轻薄、易集成、多功能化的特性，为未来微型化的需求提供了新的可能性。本文对中红外波段的超构透镜研究进展进行了综述，介绍了超构透镜的基本相位调控方式及其在中红外实现高聚焦效率、消除色差和单色像差的机理，并整理了中红外超构透镜的成像应用，包括偏振相关成像、可调及可重构成像与其他一些成像应用，最后讨论了这一新兴领域的挑战及未来的发展前景。
光学成像 光学器件 中红外 超构透镜 optical imaging optical device mid-infrared metalens 光学 精密工程
2022, 30(19): 2313
1 陆军工程大学 通信工程学院, 南京 210001
2 中国人民解放军 31121部队
为进一步分析艾里光在光通信中的可行性, 以艾里光为载波, 研究了弱湍流下基于对数正态分布湍流信道模型的自由空间光(FSO)通信系统的平均误码率、中断概率及平均信道容量, 与相同湍流条件和传输距离下以高斯光为载波的FSO通信系统性能进行了对比, 同时讨论了艾里光自身的光束宽度、指数截断因子及传输距离对系统性能的影响。仿真结果表明, 在湍流条件及传输距离相同时, 基于艾里光的FSO通信系统的性能明显优于基于高斯光的FSO通信系统性能, 且随着平均信噪比的增加, 以艾里光为载波的链路性能优势体现更为显著。
艾里光束 自由空间光通信 弱湍流 对数正态分布 性能分析 Airy beam, free space optical communication, weak
1 中国人民解放军陆军工程大学 通信工程学院, 南京 210001
2 苏州高博软件技术职业学院, 江苏 苏州 215163
逆向调制无线光通信在无人机、小型化平台等领域具有广阔的应用前景, 但是易受大气湍流的影响, 接收信号会出现较大的低频随机性起伏,使用固定阈值的硬判决方法判决时误码率较高。为了提高信号判决的准确率, 提出一种基于K均值算法的信号判决方法, 通过学习接收到样值点的内在特征, 依据其相似性动态自适应地对该窗口内的样值点进行分类。研究结果表明: 湍流信道条件下, 与传统的硬判决方法相比, 基于K均值算法的信号判决方法误码性能更优, 误码率为10-6时, 信噪比需求降低约2 dB。
光通信 逆向调制 湍流 K均值算法 判决解调 optical communication reverse modulation turbulence K-means algorithm decision demodulation
1 空军工程大学,西安 710000
2 国防科技大学,西安 710000
指挥信息系统遭受打击后,如何快速恢复故障、降低性能损失是系统鲁棒抗毁、弹性适存的关键所在。在分析指挥信息系统结构和功能特征基础上,构建了指挥信息系统双层相依网络模型,探讨了双层相依网络失效机理,建立了指挥信息系统失效-恢复动态模型,提出了相应的弹性策略。以某指挥信息系统为例进行仿真,分析了参数对网络性能和系统弹性的影响,验证了模型的合理性和有效性,为弹性策略设计奠定基础,为指挥信息系统战场生存能力和支撑体系作战能力建设提供有益借鉴。
指挥信息系统 相依网络 弹性 恢复策略 C4KISR interdependent network resilience recovery strategy
光学 精密工程
2021, 29(10): 2296
陆军工程大学通信工程学院，江苏 南京 210014
测量范围的拓展对提升基于偏振特性的光纤压力传感系统的实用性有着重要意义。以拓宽测量范围并保持原有传感灵敏度为目标，提出了一种基于斯托克斯多参量融合的传感方案。通过理论仿真得到传感头目标偏振轴。利用偏振控制器，压力装置和偏振检测计，在实验中得到了线性度为99.8%、灵敏度为0.1938 N-1、测量范围为28 N的传感性能，多参量融合方案的测量范围比单参量测量方案提高了5倍。实验结果与理论预期吻合较好。所提方案可以大幅度提升基于光纤偏振特性的传感系统的性能并扩展了其实用价值。
光纤光学 光纤压力传感 斯托克斯参量 测量范围 偏振旋转轴 灵敏度 激光与光电子学进展
2021, 58(19): 1906001
