最新刊期
      2022 年 第 00 卷 6 期

        光通信系统与网络技术

      • 陈伯文,王曜辉,陈琪,高明义,吴金炳
        2022(6): 1-8. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2022.06.001
        摘要：随着移动服务、大数据、云服务和人工智能的快速发展，传统网络服务已无法满足当前网络发展的需求，也无法解决当前网络存在的资源分配与调度僵化问题。而通过采用网络虚拟化技术，能够为用户提供灵活网络资源配置信息，从而减少网络成本，提高网络资源效率。采用混合线速率切分方式，把虚拟链路的带宽资源切分成不同的线速率传输，文章提出了基于混合线速率的虚拟光网络(VON)映射成本优化方法。仿真结果表明，与传统单线速率VON映射方法相比，文章所提出的混合线速率VON映射方法能够在网络成本、频谱隙占用数、光转发器和光再生器方面得到更好的优化和平衡。  
        关键词：光网络;混合线速率;成本优化;虚拟光网络映射   
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        发布时间：2023-01-29
      • 靳瑞哲,迟楠
        2022(6): 9-15,57. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2022.06.002
        摘要：为满足新时代通信需求，新一代通信网络应具有速率更快、容量更大和覆盖范围更广等特点。通过在通信网络中混合应用不同调制格式可以满足新一代通信网络的要求。面对未来通信网络中多种调制格式混用且多变的情况，正确识别信号调制格式可以为后续使用数字算法提升性能提供基础。机器学习因其在特征提取和分类能力上较传统方法具有明显优势，因此将机器学习技术应用于调制格式识别领域成为当下热点。文章介绍了几种应用于基于特征提取分类方案的机器学习方法，并对其应用做出了分析、比较与总结。  
        关键词：机器学习;特征提取;调制格式识别;深度学习   
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        发布时间：2023-01-29
      • 符小东,王耀攀,沈一春,房洪莲,陈伯文
        2022(6): 16-21,69. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2022.06.003
        摘要：随着大数据、云服务和人工智能的发展，网络向着规模化与复杂化方向演进，网络发生故障的概率增加，需要为每个连接请求提供专用保护，减少因网络故障造成的损失。因此，在数据中心弹性光网络中，为了提高网络的生存性，采用带宽调整方法。文章提出了一种数据中心弹性光网络专用保护优化方法。仿真结果表明，文章所提专用保护优化方法能够有效降低网络的阻塞率，提高网络资源利用率，解决了网络生存性问题。  
        关键词：数据中心;弹性光网络;专用路径保护;带宽调整   
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        发布时间：2023-01-29
      • 黄嘉琦,金鑫,吴金洋,王元祥,杨奇,戴潇潇
        2022(6): 22-26. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2022.06.004
        摘要：为了维持发射机的稳定，以保证输出信号的质量，文章提出了一种新型的基于导频的自动偏压控制方案，可用于高阶调制格式。文章所提方案要求向调制器加载正交导频，并将经过移频的本振光与调制器输出的信号光相拍以实现相干探测。通过相关运算并监测相关系数值的方式，实现对偏置电压的控制。此方案将相干探测和相关检测技术结合，可有效提高系统的灵敏度，并通过仿真对此方案在高阶调制系统中的可行性以及对灵敏度的提升进行了充分验证。  
        关键词：同相正交调制器;偏压控制;高阶调制;相关检测;相干探测   
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        发布时间：2023-01-29
      • 金振阳,万相奎,庞恺,付梦晗,陈柳平
        2022(6): 27-34,63. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2022.06.005
        摘要：针对目前量子随机数发生器(QRNG)无法同时满足量子密钥分发通信中对于随机数产生的高速及实时性需求的问题，文章改进了基于脉冲激光作为光源提取相位信息的QRNG方案，利用单模迈克尔逊干涉仪将随机相位信息转换成光强信息，再通过高速光电探测器(PD)转换为电信号，并采用16位250 MHz采样率的数/模转换器(ADC)以及50%的提取率，最终得到了1.1 Gbit/s的实时量子随机数产生速率。文章实现了一种高速、实时和集成化的QRNG设备，同时对比了该方案与连续激光作为光源在原理以及系统设计上的优势。基于脉冲激光光源的QRNG通过了我国信息通信研究院的各项测试，产品在稳定运行过程中所输出的随机数，均能通过国家密码管理局随机性测试文件GB/T 32915- 2016中规定的15项测试标准以及美国国家标准与技术研究院(NIST)检测标准。  
        关键词：量子随机数发生器;脉冲激光;高速采样;随机性测试   
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        发布时间：2023-01-29
      • 吴彪,李嘉浩,张召才
        2022(6): 35-38,76. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2022.06.006
        摘要：为了降低光纤传输系统中非线性噪声带来的影响，文章提出了基于高斯过程回归 (GPR) 的非线性信道均衡器(CE)，并在强度调制和直接检测光纤链路中进行了实验验证。在文章所提方案中，GPR模型用于估计预处理后的传输符号或相应的非线性噪声。实验结果表明，基于GPR的非线性CE比传统的线性或非线性CE具有更好的性能。实验结果还表明，非线性信道均衡过程中的GPR模型可以理解为具有无限宽度的单层神经网络模型。  
        关键词：高斯过程回归;信道均衡器;单层神经网络   
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      • 贾松霖,刘俊伟,胡吴瑕,金玲
        2022(6): 39-44. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2022.06.007
        摘要：文章针对可见光定位(VLP)系统提出了一种新颖的非线性摄像机辅助的接收信号强度(nCA-RSS)算法。nCA-RSS算法的基本思想是，同时利用摄像机和光电二极管(PD)分别捕获视觉和强度信息，实现高覆盖和高精度定位。首先，基于单视图几何理论，nCA-RSS算法利用视觉信息来估计可见光的入射角；然后，基于估计的入射角，nCA-RSS算法利用强度信息来确定接收器位置。由于使用了视觉信息，nCA-RSS算法对接收器方向不再限制。此外，基于Levenberg-Marquardt算法，nCA-RSS算法仅使用3个发光二极管(LED)即可实现三维(3D)定位。因此，与透视n点算法相比，nCA-RSS实现了更高的覆盖率。仿真结果表明，在80%以上的室内区域，无论接收器方向如何，nCA-RSS算法对于80%以上的样本可以实现约2.5 cm的定位精度。  
        关键词：可见光定位;接收信号强度算法;摄像机;Levenberg-Marquardt算法   
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      • 王家馨
        2022(6): 45-49. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2022.06.008
        摘要：当光纤链路的数据分布发生变化时，机器学习评估链路传输质量需要重新搜集数据并重新训练，这个过程是耗时的、复杂的。迁移学习直接将以前学到的知识应用到现在的任务，需要更少的数据。因此，文章提出在具有相关性的光通信系统中，使用两种迁移学习方式辅助基于机器学习的多分类器，仿真结果表明，迁移学习结合微调技术的机器学习多分类器比直接迁移的机器学习多分类器多分类指标分数提高0.25以上，减少了样本不均衡的影响，每个类别都具有高性能，证实迁移学习结合微调技术的机器学习多分类器能够减小数据集，降低了搜集数据集的成本，提高了光纤链路传输质量评估问题的效率。  
        关键词：光纤链路;传输质量;机器学习;迁移学习   
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        发布时间：2023-01-29

        光电器件研究与应用

      • 宋泽琳,陈鹤鸣
        2022(6): 50-57. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2022.06.009
        摘要：为解决绝缘体上硅平台的偏振相关损耗和偏振相关损耗和偏振模色散问题，提高偏振分集系统的工作效率，文章提出了一种基于厚硅基波导非对称定向耦合器(ADC)和亚波长光栅(SWG)的偏振分束-旋转-合波集成器件，可以实现将任意输入光波转换为基本横电(TE0)模式的光输出。该集成器件由偏振分束器、偏振旋转器和合波器3个部分构成。运用三维有限时域差分法(3D-FDTD)进行仿真分析，对结构参数进行了优化。仿真结果表明，该器件尺寸为4.5 μm×56.0 μm，在1.55 μm的中心波长处，具有45 dB的高偏振消光比，插入损耗为0.53 dB，偏振消光比大于30 dB且插入损耗小于1 dB时，带宽为75 nm，覆盖了整个C波段。最后，分析了工艺误差对器件性能的影响。该集成器件结构紧凑，偏振消光比更高，可以满足现代光通信和光集成系统的需求。  
        关键词：集成光学器件;光波导;偏振分束器;偏振旋转器;合波器   
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        发布时间：2023-01-29
      • 蒙列,万静,张伟,郭明瑞,罗曜伟,俞廷杰
        2022(6): 58-63. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2022.06.010
        摘要：通常一种光开关只适用于一个特定的较窄领域。文章提出了一种基于介质上电润湿驱动技术的微流控矩阵光开关，可较广泛地应用于光通信和光电子系统中，并且结构简单、操作方便、偏振无关，易集成大型矩阵开关。文章给出了矩阵光开关的结构和工作原理，并设计了矩阵驱动电路。光开关的工作电压为58 V。研究结果表明：此矩阵光开关从“开”到“关”和从“关”到“开”的响应时间分别为120和100 ms；其插入损耗为0.26 dB，远比一般矩阵光开关低；消光比大，为139.7 dB。此外，文章给出了两种应用方案：光电显示器和多光束阵列开关。该课题的工作可为大型可集成矩阵光开关提供新的思路，并可促进微流控光学在光电子系统中的应用。  
        关键词：微流控光学;介质上电润湿效应;矩阵光开关   
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        发布时间：2023-01-29

        无线通信技术

      • 李文文,曹明华,张悦,王惠琴,刘玲
        2022(6): 64-69. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2022.06.011
        摘要：超奈奎斯特(FTN)技术可以提高无线光通信(OWC)系统的频谱效率，但信号在传输过程中会受到人为引入码间干扰(ISI)和大气湍流的影响，导致系统误码率(BER)性能恶化。针对此问题，文章构建了4阶脉冲幅度调制(4PAM)的多输入多输出(MIMO)FTN-OWC系统，通过采用MIMO技术抑制了大气湍流对信号的影响。在此基础上，推导了该系统在Log-normal信道下的理论BER，并分析了信道间相关性对系统BER性能的影响。仿真结果表明，当BER为10-4时，2×2 MIMO-FTN系统的BER性能较单输入单输出(SISO)-FTN系统提高了9.5 dB。当信道相关且相关因子低于0.6时，MIMO-FTN系统的BER性能优于SISO-FTN系统。  
        关键词：无线光通信;超奈奎斯特;多输入多输出;误码率性能;空间相关性   
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        发布时间：2023-01-29
      • 符凤婷,李莉,张静
        2022(6): 70-76. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2022.06.012
        摘要：针对智能反射面(RIS)辅助下的设备间(D2D)通信系统中，D2D通信用户与蜂窝用户存在干扰、D2D通信用户间互相干扰以及由于环境障碍物的存在而导致环境干扰的问题，在保证蜂窝用户和D2D通信用户服务质量的同时，文章提出了一种以系统总速率最大化为目标的优化算法。仿真实验表明，系统总速率在禁忌搜索—逐步凸优化算法下与相移优化算法相比提升了56%，系统总速率在禁忌搜索—逐步凸优化算法下与功率分配算法相比提升了21.2%。  
        关键词：设备间通信;逐步凸优化算法;相移优化;智能反射面   
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