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2024 年 第 6 期
- 摘要：【目的】无线激光通信受大气衰减和大气湍流等因素影响会产生一定程度的误码，往往需要增加纠错编码来提高信号传输质量。低密度奇偶校验码（LDPC）具有接近香农极限的性能，其纠错能力随码字长度的增加会显著提高。对于信息段长度较大的编码，每个编码对应一个以太网帧时，其编解码效率会受到严重影响。对以太网帧的传输方法进行设计，使得不同速率和长度的以太网帧均可充分发挥编解码效率，对于提高以太网数据源的传输速率至关重要。【方法】文章在数据位宽为16 bit的LDPC（4 050，2 700）编码基础上，对千兆网业务传输方法进行设计。对各个模块之间功能进行清晰划分，在模块内部采用状态机进行设计，使得设计过程中出现的问题可以快速定位，具有很好的开发效率。在发射端设定合适的操作周期对以太网帧进行处理，通过组帧、拼包和填充随机序列等操作，使得对于不同帧长和速率的以太网业务均可自适应匹配LDPC编码模块信息段长度，使LDPC编码的效率得到充分利用。在接收端通过解帧操作即可恢复出各个以太网帧。【结果】最后，文章在XILINX的现场可编程门阵列（FPGA）板卡上对设计方案进行了实物验证，使用千兆网测试仪，对不同帧长以太网数据的传输速率进行测试，结果表明其均可达到千兆网的极限速率1 Gbit/s。对视频和文件等不同业务进行测试，均可进行传输。【结论】文章针对信息段长度大于以太网帧长而设计的以太网业务传输方法，能够适应不同长度、速率和业务的以太网数据传输，并充分发挥编/解码模块的效率，满足无线激光通信中对于高速千兆以太网业务传输的需求。关键词：以太网;低密度奇偶校验码;现场可编程门阵列;激光通信;高速率
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发布时间：2024-12-05 - 摘要：【目的】光信噪比（OSNR）是通信系统性能优劣的重要评判依据，对于光纤通信系统，只有满足接收端OSNR大于接收机OSNR的接收容限才能保证系统稳定运行，并且接收机OSNR值越大，说明系统稳定性越好，因此对传输系统OSNR数值的监测十分重要，而OSNR的实时准确监测一直是光纤通信系统中的难题。【方法】为实现传输系统简单、高效且高精准度的OSNR监测，文章基于信号幅度直方图的均值和方差，结合深度神经网络（DNN），提出了一种高精确性的OSNR监测方案，该方案通过接收端信号幅度直方统计图不同区域的均值和方差，利用DNN提取信号幅度直方图随OSNR变化的关联特征，从而实现对系统OSNR的监测。【结果】采用该监测方案对正交相移键控（QPSK）/16正交幅度调制（QAM）/32QAM 3种调制格式的传输系统接收端OSNR进行实验监测研究，结果显示，3种调制格式信号在背靠背传输系统中，接收端OSNR估计值和实际值最大平均绝对误差分别为0.048、0.140和0.180 dB；在分别经过2 000、800和800 km光纤传输后，3种调制格式传输系统接收端OSNR估计值和实际值最大平均绝对误差分别为0.082、0.250和0.630 dB，对比不传纤系统，经过光纤传输后系统OSNR估计值平均误差不超过0.5 dB，说明该OSNR监测方案可实现传输系统性能的精准监测且不受光纤线路的影响。【结论】经实验验证，文章所提基于信号幅度直方图的均值和方差的DNN OSNR监测方法，与实际系统接收端OSNR最大误差不超过1 dB，说明文章所提方案能准确预测系统接收端OSNR值。关键词：光纤通信系统;光信噪比监控;深度神经网络;信号幅度
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发布时间：2024-12-05 - 摘要：【目的】为满足时延敏感型应用场景对时延数据的时效性、准确性和完整性要求，需要实现光传送网络（OTN）端到端业务时延估算。【方法】文章分析了OTN业务的传输特点，根据子网连接采集业务路由信息，并将业务路由中的网元（NE）、链路和交叉等基础数据离散化，得到时延估算的特征变量，提出了基于工程现网数据的时延估算模型，并采用多种机器学习算法进行了仿真比较。【结果】基于支持向量机回归（SVR）和决策树回归的时延预测结果的平均绝对百分比误差（MAPE）分别为3.362 8%和1.284 9%。【结论】文章基于机器学习、结合OTN业务传输特点提出的OTN业务时延估算方法准确性高，具有广泛的应用场景。关键词：光传送网络;时延估算;机器学习
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发布时间：2024-12-05
光通信系统与网络技术
- 摘要：【目的】通过集成在片上的硅基边缘光耦合器（以下简称边缘耦合器），硅光子芯片可以与光纤实现低损耗耦合。在商用硅光子芯片的封装流程中，大规模的光纤与硅光子芯片对准需求对光纤与边缘耦合器的对准效率提出了更高的要求。文章的研究目的是基于光纤端面与边缘耦合器端面之间形成的法布里-珀罗（FP）腔对光纤与边缘耦合器的对准流程进行优化。在光纤轴向（文章中表示为x轴方向）这一自由度上对光纤与边缘耦合器之间的距离进行测量后，将光纤沿该方向进行单次调节即可完成与边缘耦合器的高精度对准。【方法】文章研究了光纤端面与边缘耦合器端面之间形成的FP腔结构，建立了FP腔的反射/透射光谱与端面间距之间的物理模型。搭建光纤对准平台完成了基于FP腔测量端面之间距离的实验，然后基于FP腔测距结果，将光纤沿光纤轴向进行单次位置调整来实现与边缘耦合器的对准。【结果】实验中得到的FP腔长值与仿真得到的理想FP腔模型腔长值的偏差小于1 μm，测得的光纤位移距离在实际位移的误差范围（±1 μm）内。基于测距结果调整光纤位置后，在输出端口光纤与边缘耦合器之间的光耦合损耗为3.52 dB，与参考值（3.30 dB）的误差仅为0.22 dB。【结论】文章验证了基于FP腔实现光纤与边缘耦合器高效对准的可行性。通过FP腔实现了对光纤与边缘耦合器间距以及光纤位移的测量，测量精度为亚微米级。文章还通过实验验证了基于FP腔的测距结果，仅需对光纤进行单次位置调整即可实现与边缘耦合器的高精度对准。关键词：法布里—珀罗腔;精确测距;光纤对准;边缘耦合器
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发布时间：2024-12-05 - 摘要：【目的】在现代通信领域，光纤因其超高的传输带宽和优良的光学特性，已成为光网络传输系统的重要传输媒介。耦合芯光纤是在一根光纤包层中集成了多个纤芯，以实现单纤数据传输能力的成倍提升。然而，纤芯数的增加也会引起附加信道损伤效应，反过来会影响光纤的传输性能和链路的通信质量。因此，研究耦合芯光纤信道效应的理论模型，尤其是厘清光时域反射过程和信道响应之间的关系，可为该类型光纤的实际链路铺设和应用提供重要参考。【方法】为了完善耦合芯光纤的光时域反射效应模型，文章首先从基本原理出发，概述了耦合芯光纤的正向传输理论和背向瑞利散射理论，详细推导了耦合模方程和瑞利散射功率的一般表达式，并给出了包括全局捕获因子在内的各个系数的定义和计算方法。在理论研究的基础上，文章还提出了一种耦合芯光纤中瑞利散射效应的建模方案，考虑到光纤端面反射对传输过程带来的影响，也给出了验证瑞利散射效应的技术路径。最后对模型仿真出的传输数据进行了处理，并参照设定参数进行了对比分析。【结果】文章构建了瑞利散射效应的仿真模型，计算了光时域反射后接收的散射功率曲线。仿真结果表明，接收的散射功率结果与设定参数大小吻合，误差在5%以内。【结论】较高的结果精度表明，文章所提模型能够有效反映耦合芯光纤中的瑞利散射效应，为使用光时域反射技术进行耦合芯光纤的精准参数测试奠定了理论基础。关键词：空分复用;强耦合多芯光纤;瑞利散射;光时域反射
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发布时间：2024-12-05 - 摘要：分布式光纤周界安防系统被证明是对发电厂、变电站和电信基站等重要目标进行安全监控的有效方法，然而，这种方法很难区分不同类别的入侵行为，容易被不同种类的环境干扰误触发报警。伴随着实际需求的提升，对于周界信号识别精度有了更高的要求，新时代的周界安防系统不仅需要对各类入侵行为进行实时监控、识别和响应报警，同时还要兼具远程控制与响应、高精度入侵定位、多环境适应性、抗各种扰动和低能耗等特性。因此对入侵信号特征的有效提取及准确识别算法的研究很有必要。文章综述了光纤周界信号时域、频域及时频域结合的特征提取方法，基于向量机、神经网络及深度学习等分类识别方法，具体讨论了各类算法的原理及应用场合，并对各类算法的优劣性能进行了对比分析。关键词：光纤传感;周界安防;特征提取;分类识别
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发布时间：2024-12-05 - 摘要：【目的】为了避免复合绝缘子热故障造成的高压输电线路运行风险，文章研究了复合绝缘子表面异常发热点识别的方法。【方法】文章分析了电流发热型、电压发热型以及综合发热型3种复合绝缘子表面异常发热形式，基于分析结果，利用光纤光栅集中测温技术，将光纤光栅传感器布设于复合绝缘子附近，采用光纤光栅集中测温单元计算相应波长偏移量及温度变化值，将变化值经数字信号处理单元解析后，生成复合绝缘子热图像。之后，文章使用最大类间方差法分割复合绝缘子热图像，计算复合绝缘子热图像的平均灰度，获取最优阈值划分复合绝缘子热图像中的像素。根据复合绝缘子热图像分割结果，利用像素统计方法，统计复合绝缘子分割图像横向的行像素点，划分复合绝缘子结构区域。依据带电设备热图像诊断应用规范，结合光纤光栅集中测温原理，将光纤光栅传感器采集的复合绝缘子热图像以伪彩色呈现复合绝缘子表面温度分布情况。最后，通过目标图像各结构区域间的温度关系，实现复合绝缘子表面异常发热点的识别。【结果】实验结果表明，该方法能够准确测量复合绝缘子表面任意点温度，最大均方根误差仅为1.39%；能有效划分复合绝缘子分割图像的结构区域，各结构之间分界明显，不存在重合现象。【结论】使用文章所提方法识别高压输电线路上不同区域的复合绝缘子表面异常发热点的性能均较为理想，复合绝缘子结构区域划分效果较为优良。关键词：光纤光栅;集中测温;复合绝缘子;异常发热点;最大类间方差;像素统计
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发布时间：2024-12-05
光纤光缆技术与应用
- 摘要：随着大数据需求的快速增长，电子芯片及其互连技术逐渐难以满足计算和存储系统对高速数据传输和高能效的要求。相比于传统的电子芯片，硅光子学（SiP）集成芯片拥有更低的成本、更高的集成密度以及更大的通信容量。微环谐振器（MRR）作为一种重要的光学器件，具有高灵敏度、小尺寸和低功耗等优点，被广泛应用于光学通信、光电子学和传感器等领域。MRR可用于实现高速光通信和光信号处理等应用。通过在MRR中注入光信号，可以实现光信号的滤波、调制和放大等功能，从而提高光通信的传输速率和可靠性。文章主要从不同结构和不同材料两个角度总结了目前国内外硅基MRR的研究进展，分析了常规圆形、跑道型、多环级联以及其他几种结构对MRR的应用限制和性能影响，对比了不同材料在制备MRR时的优势和不足。并针对品质因子、自由频谱宽度和3 dB带宽等影响器件性能的参数做了详细的横向以及纵向比较。通过总结MRR不同结构的特点，对比不同材料平台的优势和不足，文章为未来进一步研发更高集成度和更高性能的MRR光子器件提供了思路。随着研究的不断深入和工艺的不断进步，MRR的应用不再局限于科研领域，而将更多地进入应用领域。关键词：微环谐振器;光通信;光子器件;硅光子学
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发布时间：2024-12-05 - 摘要：【目的】为了在纳米尺度下实现高灵敏度折射率传感器设计，文章提出了一种含支节的方形复合谐振腔侧向耦合金属—电介质—金属（MDM）型表面等离子激元（SPPs）波导的传感器结构。【方法】文章采用有限元法对比分析了引入支节腔前后方形谐振腔耦合MDM波导结构的透射峰谱线及谱峰位置模场分布的特点，揭示了引入支节腔后复合腔内一阶和二阶谐振模式的简并分离效应以及由此产生的具有非对称线型的四重Fano共振透射峰。通过改变谐振腔边长及支节长度等结构参数以及复合腔内填充媒质的折射率参数，计算出了透射谱线特征与谐振腔结构参数及媒质材料性质之间的依赖关系。【结果】通过分析结构参数对MDM波导透射谱峰中心波长的定量影响，文章阐明了透射谱峰波长所需满足的谐振条件以及支节腔对于不同谐振模式所具有的不同腔长增量。文章通过计算复合腔内不同填充介质对应的透射谱线，得到了谱峰中心波长随填充媒质折射率的改变呈现近似线性变化的规律，基于线性拟合结果计算出了四重Fano共振透射峰的传感灵敏度指标。【结论】计算结果表明，折射率传感灵敏度与复合腔有效腔长成正比，同时与谐振阶次成反比；当选取边长为360 nm且支节长度为210 nm的方形复合腔结构时，一阶Fano共振透射峰的传感灵敏度可达2 000 nm/RIU。文章研究结果为高灵敏度折射率传感器的设计提供了有价值的参考。关键词：表面等离子激元;金属—电介质—金属波导;方形复合腔;Fano共振;折射率传感器
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发布时间：2024-12-05 - 摘要：基于金属互连的电子集成芯片串扰、延迟、散热以及功耗等问题日益凸显，已经难以满足日益增长的数据处理需求。光电集成技术作为下一代互连技术，随着其不断发展，业界对光电器件尺寸和性能的要求越来越高。【目的】为了能够兼顾布拉格相移光栅的器件大小和损耗，实现结构紧凑的相移光栅器件，文章提出了一种基于绝缘体上硅（SOI）纳米线的布拉格相移光栅。【方法】文章所提布拉格相移光栅是通过光刻技术在硅纳米线上制作周期性凹槽，构造光栅结构，从而降低光信号的传输损耗。为了验证文章所提布拉格相移光栅的性能，在入射波长范围为1 400～1 600 nm条件下，采用有限元法和时域有限元法对该器件的传输模式与传输特性进行了分析研究。此外，为了能够获得最佳的布拉格相移光栅结构参数，引入Q因子作为布拉格相移光栅结构优化设计的目标参数。【结果】研究结果表明，文章所提布拉格相移光栅在波长范围为1 400～1 600 nm条件下，具有优异的波长选择性能，并且几乎没有传输损耗；Q因子最大值为159时，该布拉格相移光栅性能最佳，光栅周期N为60。【结论】文章所提基于SOI纳米线布拉格相移光栅能够兼容传统半导体制备工艺，与基于表面等离激元布拉格相移光栅相比，在制造成本和光信号传输损耗方面具有较大的优势，能够广泛应用于密集波分复用、生物传感和滤波等领域。关键词：相移光栅;波长选择;布拉格光栅;绝缘体上硅
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发布时间：2024-12-05 - 摘要：空分复用技术是提高光通信系统传输容量的有效方法之一，主要技术包括多芯光纤（MCF）、少模复用和轨道角动量复用等，其中MCF技术是空分复用技术中较成熟的一种。【目的】为解决光通信传输系统中容量受限的问题，文章设计和研制了一种新型的4芯光纤波分复用（WDM）器件。【方法】文章首先对WDM、空分复用、MCF和MCF耦合技术等进行分析，选取了以毛细管、透镜和腐蚀光纤方案制作的4芯扇入扇出器件为媒介，然后利用MCF和WDM技术相结合的方法，从4芯光纤的选取、4芯WDM调试原理和调试方法出发，最后利用4芯扇入扇出器件设计和研制了一种新型的4芯WDM原样，并利用4芯扇入扇出器件使用差值法对文章研制器件进行了指标测试。【结果】根据实验样品测试的结果显示，该4芯WDM原样1的各反射端和透射端的插入损耗能够控制在0.8 dB以内，反射端的各路隔离度>15 dB，透射端的各路隔离度≥40 dB。【结论】根据测试结果可得到以下结论：与传统单芯WDM方案相比，在同样器件体积下，新型4芯WDM原样可以实现4路通信，极大地提高了光通信容量，同时，填补了国内外对基于MCF技术的空分复用光器件研究的空缺，并且拓展了空分复用的应用范围，让MCF具有长距离传输的潜能。基于空分复用系统制作的WDM器件，在光纤通信系统中具有广泛的应用前景。关键词：空分复用;多芯光纤;波分复用技术;光纤耦合技术
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发布时间：2024-12-05 - 摘要：【目的】常见的光开关通常偏振敏感或结构复杂，基于此，文章提出了一种2×2微流控光开关。【方法】文章所提光开关采用波导结构，利用基于磁流体的微流控驱动技术和微量的液体与空气，实现了光开关的光路选择和开关功能。文章同时还研究和讨论了光开关的光传输特性，并做出了结构优化。【结果】研究结果表明，2×2微流控光开关两个输出端口的插入损耗分别为0.42和0.20 dB，串扰分别为-24.13和-42.63 dB。【结论】文章所提2×2微流控光开关结构简单，对偏振不敏感，且比一般光开关的插入损耗和串扰小，可以作为构建光交叉连接（OXC）设备的交换核心，实现光网络的故障保护功能。关键词：微流控光学;光开关;磁流体驱动;波导
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发布时间：2024-12-05 - 摘要：【目的】为了获得更高灵敏度的光纤湿度传感器，文章提出了一种基于SPR原理的D型镀银（Ag）湿度传感器。【方法】文章将氧化石墨烯（GO）涂敷在D型镀Ag光纤表面，由于GO具有吸水特性且吸水后有效折射率（RI）会发生变化，当满足一定条件时会激发表面等离子体共振（SPR）效应，因此可以用作湿度传感。为了使传感器获得最大SPR灵敏度，首先通过COMSOL Multiphysics软件对D型镀Ag光纤的结构进行建模，采用有限元分析法探究抛磨深度和Ag膜厚度对传感特性的影响，然后通过实验验证结构参数的有效性和合理性，最后在D型镀Ag光纤表面再涂覆一层GO薄膜探究其湿度检测的性能。【结果】仿真结果表明，最佳传感器结构为抛磨深度为58.4 μm、Ag膜厚度为50 nm，其在环境RI范围为1.34～1.40时获得的最大波长灵敏度为5 500 nm/RIU。在该参数的基础上通过实验验证RI传感特性，传感器获得了最大为3 668 nm/RIU的波长灵敏度，基准值R平方值为0.98，具有良好的线性。再在表面涂敷GO薄膜后，相对湿度由30%变化至90%，获得了0.545 nm/%RH的湿度灵敏度，相对湿度升高和降低两种情况下的线性R平方值分别为0.961 1和0.971 1，重合度良好。【结论】仿真结果和实际实验的共振峰变化区间相同，说明了该传感器的有效性和合理性，GO隔绝了Ag膜与空气的接触，防止了氧化，将其吸水特性和金属薄膜SPR特性结合所获得的光纤湿度传感器显示出了较高的灵敏度，为高灵敏度的湿度传感器设计提供了一种思路。关键词：D型光纤;表面等离子体共振;氧化石墨烯;湿度传感器
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发布时间：2024-12-05 - 摘要：【目的】为了解决现有电光调制器体积大、集成度低和带宽小等技术问题，文章提出了一种并行多路薄膜铌酸锂电光调制器的设计方法，给出了薄膜铌酸锂电光调制器设计原理并分析了微波光传输链路增益和噪声系数指标。【方法】文章通过Lumerical Interconnect光学仿真软件，给出了微波光传输链路的仿真模型，分析研究了调制器半波电压对链路增益和噪声系数指标的影响，并对40 GHz 4路集成薄膜铌酸锂电光调制器的核心指标进行了测试。【结果】文章设计的4路集成薄膜铌酸锂电光调制器的插入损耗、半波电压、3 dB带宽和产品尺寸分别为4.5 dB、3.5 V、40 GHz和30 mm×20 mm×10 mm。使用薄膜铌酸锂电光调制器的微波光传输链路噪声系数约为30 dB。【结论】文章所提4路集成薄膜铌酸锂电光调制器比传统铌酸锂电光调制器性能更为优越。关键词：薄膜铌酸锂;电光调制器;并行多路;微波光传输;微波光子
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发布时间：2024-12-05 - 摘要：【目的】在可重构光分插复用器（ROADM）下行传输中，可调谐光滤波器（TOF）是在一定光带宽范围内动态选择波长通过的滤波器，通过对波长选择开关（WSS）或多播切换开关（MCS）输出端口进行波长选择滤波筛选并对光强进行衰减均衡，使得ROADM各个输出端口光强一致。MCS基于光开关（OSW）原理，通过同时切换多个输入通道将数据传输到一个或多个输出端口，对多播数据实现快速、准确和可靠地传输。当前大多数MCS需要与TOF阵列一同工作，以避免意外信道，同时确保在MCS之后进入接收器的功率不会饱和或严重串扰。目前大多数TOF阵列尺寸较大，很难与MCS集成，影响了无色无方向性无竞争性（CDC）-ROADM的实现。为了降低ROADM下行传输系统的实现难度，需要解决模块体积臃肿的问题。因此，文章设计了一种集成TOF功能的OSW器件，减小了MCS模块的体积并优化了结构。【方法】文章将TOF的功能集成到MCS模块中，设计了同时能实现光通道选择和光波长选择功能的器件。由于微机电系统（MEMS）可以分别实现OSW和TOF的功能，且MEMS器件相对容易实现，兼具调谐速度快、可调谐范围宽和体积小等优点，因此文章基于现有MEMS OSW和TOF方案设计了一种兼具二者功能的新器件。该器件基于MEMS技术，配以多芯准直器，使得器件的X和Y轴分别实现OSW和TOF功能，且功能间互相独立，干扰较小。文章介绍了此器件的基本原理和光学结构，并在此基础上进行了光学设计和仿真验证。【结果】仿真结果表明，该器件具有良好的光学性能，可以满足MCS器件的使用需求。【结论】文章所提采用TOF-OSW器件的MCS模块相当于在其中集成了TOF的功能，因此省去了原本TOF的成本和空间，降低了成本并减少了占用空间及降低了系统复杂度，因此TOF-OSW器件有着广阔的应用前景及实际需求，也能更好地满足ROADM系统对实现CDC功能的需求。关键词：微机电系统;光开关;可调谐光滤波器
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发布时间：2024-12-05 - 摘要：【目的】随着集成电路（IC）设计与制造工艺的不断升级，片上系统（SoC）的设计规模越来越庞大，相对应的软件开发工具包（SDK）也越来越复杂，缩短SDK的开发时间和快速应用是芯片研发成功的关键环节。【方法】文章设计了一种芯片SDK仿真平台，该平台支持对芯片逻辑设计信息进行自动化提取，基于设计的芯片数据结构实现对提取到的逻辑信息进行软件本地镜像、开发配置、告警和性能多线程来模拟实际单盘应用时的多任务轮询上报网管，通过虚拟串口连接SDK工程与串口工具，Shell命令集提供SDK仿真平台下开发人员与SDK工程的交互。【结果】基于光通信芯片的测试结果表明，该SDK仿真平台可实现脱离硬件环境下的芯片软件级仿真、多线程调试模拟和Shell命令集下的多功能交互等功能。【结论】文章研究与实现的SDK仿真平台可应用于芯片前期开发与后期应用维护，避免了硬件资源紧张对开发的阻塞，收敛了芯片转产的差异，提供了便利的SDK调测方法，对缩短研发周期和加速芯片快速应用有着重要意义。关键词：片上系统;软件开发工具包;芯片驱动;光通信芯片
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发布时间：2024-12-05
光电器件研究与应用
- 摘要：【目的】全球已步入第5代移动通信技术（5G）和卫星互联网时代，各领域对通信速率和容量的需求激增，传统抛物面和窄带平面相控阵天线系统的应用受到带宽和波束形成数量等因素的限制。文章基于相关产业领域的现状、趋势和宽带多目标的应用需求，对Ka频段宽带多波束固态相控阵技术展开了研究。【方法】文章从理论上建立并推导了相控阵天线方向图的通用矢量数学仿真模型，研究了相控阵天线的子阵划分、孔径效应和渡越时间等问题，设计了基于阵元级电移相与子阵级光延时相结合的宽带多波束相控阵系统。前端单个集成子阵采用不同材料基板的三维高密度异构瓦式集成方案，极大地提高了子阵集成度；子阵后级采用基于光开关、高精度光纤延迟线和波分复用等技术相结合的光真时延（OTTD）方法，实现了子阵级的多通道延时和多波束合成。【结果】通过对Ka频段宽带多波束接收相控阵系统原理样机进行集成与测试，验证了原理样机克服了孔径渡越时间和波束偏斜等带宽限制问题。原理样机可实现对Ka频段8个独立接收波束的宽角度扫描，每个接收波束的最高数据传输率可达1 500 Mbit/s。【结论】测试结果证明，文章所提系统具有集成度高、带宽大和可形成多个独立波束等优势。研究成果将有助于促进宽带多波束固态相控阵的进一步发展，为Ka频段宽带多目标相控阵的后续工程化和产品化奠定了理论和实践基础。关键词：固态相控阵;Ka频段;宽带;多波束;光真时延
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发布时间：2024-12-05 - 摘要：【目的】直接序列扩频系统（DSSS）在军事和民用通信中都得到了广泛应用，因其具有对各种常见干扰较强的抵抗能力和安全性较高等优点，且易于实现，被广泛应用于码分多址（CDMA）之中。然而，在非协作通信的应用场景中，检测DSSS信号，对DSSS信号参数进行估计，甚至截获信息，都是文章需要考虑的问题。在DSSS中，正确识别所使用的扩频序列是正确解扩的重要前提条件。针对低信噪比DSSS信号扩频码识别成功率低的问题，文章通过结合m序列的三阶相关函数（TCF）峰值特性，在降噪预处理的前提下，通过功率谱二次处理识别DSSS信号的伪码周期作为先验信息，将扩频码的识别问题具体成为一个峰值检测分类的问题，进而对峰值识别分类进行了研究。【方法】文章提出了使用麻雀搜索算法（SSA）优化极端梯度提升（XGBOOST）的DSSS信号三阶相关峰值分类方法，提高了对m序列分类识别的准确率。【结果】通过在不同信噪比下对比常规峰值检测和决策树分类方法以及对比不同序列周期的识别分类准确率，仿真结果表明，经过预处理的SSA XGBOOST扩频码识别分类方法比起常规机器学习与峰值检测方法分类识别成功率更高，在高序列周期下性能逐步提升。【结论】文章所提方法能在较低的信噪比条件下更准确地识别分类扩频码m序列。关键词：m序列;三阶相关函数;麻雀搜索算法;优化极端梯度提升
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发布时间：2024-12-05 - 摘要：【目的】可见光定位（VLP）技术在提供低成本、高精度的室内位置服务方面极具潜力，受到越来越多的关注。然而，传统的VLP系统依赖于直接视距（LOS）路径，在有障碍物遮挡的情况下无法正常进行工作。【方法】针对这一问题，文章提出了一种基于深度学习的非视距（NLOS）VLP系统，该系统创新地利用一次反射光来进行VLP，克服了LOS路径被遮挡的挑战，提高了VLP系统的鲁棒性。考虑到反射光信号信噪比较低，通过传统的图像检测方法来提取发光二极管（LED）光斑的准确度较低并且环境适应性较差，导致NLOS VLP的定位精度下降。因此，文章所提系统通过深度学习模型U型网络（U-Net）来检测LED光斑，通过采集不同环境下的数据集进行训练，U-Net模型表现出了很高的准确度和环境适应性，从而改善了系统的性能。在此基础上，文章所提系统利用三点透视几何（P3P）算法来估计接收端的三维（3D）位置。【结果】文章搭建了1.84 m×1.84 m×1.96 m的立体空间模拟室内环境，用于室内定位实验，实验结果表明，在NLOS路径下，系统3D平均误差和均方根误差（RMSE）分别为16.09和17.18 cm，二维（2D）定位误差小于21 cm时有90%的置信度，3D定位误差小于24 cm时有90%的置信度。【结论】文章所提系统具有较高的精度和鲁棒性，能够满足室内大多数应用场景的定位需求。关键词：可见光定位;非视距;深度学习;三点透视几何算法
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发布时间：2024-12-05
无线通信技术
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