基于ResBi-GRU的后均衡器在无缝光纤太赫兹集成通信系统中的应用

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作者 施剑阳 朱一鸣 +1 位作者 张俊文 迟楠 《移动通信》 2024年第12期9-14,共6页

无缝光纤太赫兹集成通信已经成为6G领域的一种很有前景的技术。电子太赫兹通信系统具有高集成度、小型化和潜在低成本的优点,但其缺点是带宽小和谐波干扰水平高。提出了一种基于残差学习的双向门控循环单元(ResBi-GRU)模型作为此通信系... 无缝光纤太赫兹集成通信已经成为6G领域的一种很有前景的技术。电子太赫兹通信系统具有高集成度、小型化和潜在低成本的优点,但其缺点是带宽小和谐波干扰水平高。提出了一种基于残差学习的双向门控循环单元(ResBi-GRU)模型作为此通信系统的后均衡器,这种模型能够利用残差学习对于输入输出间残差进行学习的特性,简化模型的复杂度,而不引起性能的损失。通过实验验证了在无缝光纤太赫兹集成通信系统中,在20%的软判决前向纠错(SD-FEC)阈值(2.4×10^(-2))下,离散多音调调制(DMT)信号通过5公里光纤和1米209 GHz太赫兹信号传输,数据传输速率达到74.82 Gbps。与未进行残差学习的方法相比,传输速率提升80 Mbps,同时空间复杂度降低为原来的50%。 展开更多

关键词 后均衡 残差学习 无缝光纤 太赫兹 双向门控循环单元

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基于BiGRU的水下可见光通信调制格式识别研究

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作者 高文笛 汪昀楷 +2 位作者 徐迟 徐增熠 迟楠 《光通信研究》 北大核心 2025年第2期26-32,共7页

【目的】水下可见光通信(UVLC)作为替代传统声波通信的前沿技术,以其高速率、大带宽、低延迟和高安全性获得了广泛关注,但同时也面临着水下信道环境复杂、信号功率衰减和光电器件不理想等因素导致的非线性效应等挑战。这些低信噪比(SNR... 【目的】水下可见光通信(UVLC)作为替代传统声波通信的前沿技术,以其高速率、大带宽、低延迟和高安全性获得了广泛关注,但同时也面临着水下信道环境复杂、信号功率衰减和光电器件不理想等因素导致的非线性效应等挑战。这些低信噪比(SNR)和非线性效应引起的信号劣化,会导致接收端难以正确识别并解调出原信号,而正确识别出信号调制格式才能为后续使用其他算法,如非线性补偿和频率偏移补偿,来提升通信性能打下基础。文章旨在解决UVLC系统中调制格式识别(MFR)的性能限制问题,特别关注在复杂水下环境中提高识别准确率和系统鲁棒性。【方法】针对以上问题,文章提出了一种结合双向门控循环单元(BiGRU)和坐标变换的创新MFR算法。文章所提算法充分利用BiGRU在时序数据处理上的优势和坐标变换的高效性,有效提取信号特征,显著提高了在水下环境中MFR的准确性。【结果】实验结果显示,在不同发射电压条件下,该算法对2正交振幅调制(QAM)、4QAM、8QAM、8幅度相移键控(APSK)、16QAM、16APSK、32QAM、32APSK、64QAM和64APSK共10种QAM和APSK信号调制格式的识别准确率均超过96%,训练速度提高了1倍,并且在低SNR和非线性失真环境下鲁棒性显著。【结论】文章所提算法显著提升了UVLC系统在复杂水下环境中的MFR性能,具有重要的应用价值和技术创新点,为未来水下高速通信技术的发展奠定了基础。 展开更多

关键词 水下可见光通信 调制格式识别 双向门控循环单元 非线性失真 信号特征提取

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全双工水下无线光通信系统自干扰问题研究

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作者 王杰 范婷威 +3 位作者 申玲菲 黄志伟 迟楠 周田华 《光通信研究》 2023年第4期28-33,共6页

针对全双工水下无线光通信(FD-UWOC)系统中存在的自干扰限制系统通信性能的问题,文章提出了一种双波长收发分离的方法。基于Monte Carlo数值仿真方法,在Jerlov I、Jerlov IB和Jerlov II 3种典型水质下,分析了自干扰对450 nm单波长、525... 针对全双工水下无线光通信(FD-UWOC)系统中存在的自干扰限制系统通信性能的问题,文章提出了一种双波长收发分离的方法。基于Monte Carlo数值仿真方法,在Jerlov I、Jerlov IB和Jerlov II 3种典型水质下,分析了自干扰对450 nm单波长、525 nm单波长和双波长FD-UWOC系统性能的影响情况。仿真结果表明,水质越差,自干扰越强,并且自干扰的增强会显著降低FD-UWOC的光信噪比(OSNR),进而限制了系统的最远传输距离;采用双波长收发分离方法的FD-UWOC系统相较于单波长FD-UWOC系统能带来约60 dB的OSNR提升,从而可以实现更远的传输距离,其中,在Jerlov II类水质下传输距离提升了80 m,并能在Jerlov I和Jerlov IB类水质下实现大于100 m的有效传输距离。这些结果在FD-UWOC系统设计中具有一定的参考意义。 展开更多

关键词 全双工水下无线光通信 Monte Carlo方法 自干扰 后向散射 双波长

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基于脉冲幅度调制的两发一收可见光通信系统 被引量：12

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作者 石蒙 张梦洁 迟楠 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1-9,共9页

为了提高传统点对点单输入单输出(SISO)可见光系统的传输速率,提出了多输入多输出(MIMO)的可见光系统。考虑到接收端系统复杂度的问题,多输入单输出(MISO)可见光通信系统则更受关注。本文研究了基于脉冲幅度调制(PAM)的MISO可见光通信系... 为了提高传统点对点单输入单输出(SISO)可见光系统的传输速率,提出了多输入多输出(MIMO)的可见光系统。考虑到接收端系统复杂度的问题,多输入单输出(MISO)可见光通信系统则更受关注。本文研究了基于脉冲幅度调制(PAM)的MISO可见光通信系统,并通过实验证明该系统在特定场景中的运用优势。此外,针对可见光通信系统中LED光源、功率放大器等关键器件存在非线性效应,本文基于两发一收的2×1 MISO可见光通信系统,设计了两路低阶PAM信号在光域叠加产生高阶PAM信号的新型的等概率编码映射方案,并通过RGB-LED的红灯完成净比特速率700 Mb/s的传输实验系统验证,证明了此方案在实际中的可行性及优越性。 展开更多

关键词 光通信 可见光通信 多输入单输出 等概率编码 脉冲幅度调制

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时间混合调制无载波幅度相位可见光通信系统 被引量：1

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作者 石蒙 迟楠 《光通信研究》 北大核心 2018年第5期8-13,共6页

许多研究人员已经将基于发光二极管的可见光通信(VLC)与照明通信相结合,然而VLC系统的性能主要受限于系统带宽和信噪比(SNR),之前的实验并没有充分利用信道资源,特别是SNR资源。针对SNR资源利用问题,文章提出了一种基于时间的混合调制... 许多研究人员已经将基于发光二极管的可见光通信(VLC)与照明通信相结合,然而VLC系统的性能主要受限于系统带宽和信噪比(SNR),之前的实验并没有充分利用信道资源,特别是SNR资源。针对SNR资源利用问题,文章提出了一种基于时间的混合调制无载波幅度相位VLC系统,在该系统中,信号的实际调制级别不仅可以是一个整数,而且可以是一个十进制数,通过按一定的比例对比特进行分组,可以提高信道的SNR资源利用率。通过仿真和实验验证了该系统的可行性和有效性。实验结果表明,当驱动信号的峰峰值电压范围为0.65～0.86V时,可以获得约10%的比特率改善。 展开更多

关键词 可见光通信 无载波幅度相位调制 混合调制 发光二极管

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高速可见光通信的前沿研究进展 被引量：43

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作者 迟楠 陈慧 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期1-12,共12页

本文立足于通信领域近年来备受关注的研究热点--可见光通信,阐述了其研究背景和基础系统架构,围绕材料器件、高速系统、异构网络、水下可见光通信和机器学习等五个前沿研究方向展开了对可见光通信研究进展的探讨,并概述了现阶段高速可... 本文立足于通信领域近年来备受关注的研究热点--可见光通信,阐述了其研究背景和基础系统架构,围绕材料器件、高速系统、异构网络、水下可见光通信和机器学习等五个前沿研究方向展开了对可见光通信研究进展的探讨,并概述了现阶段高速可见光通信技术面临的若干挑战。最后展望了可见光通信的前景:在未来万物互联的智能时代,可见光通信将以其高速传输的优势成为通信网络中不可缺少的一部分,与其它通信方式合作互补共同造福人类生活。 展开更多

关键词 可见光通信 材料器件 异构组网 水下可见光通信 机器学习

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基于光纤传送网的5G移动通信前传关键技术 被引量：22

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作者 王凯辉 张俊文 迟楠 《光通信研究》 北大核心 2016年第4期52-55,共4页

移动前传网络是C-RAN(集中式/云无线接入网)技术中的重要部分。随着现代无线接入网络的发展演进,用户带宽需求的快速增长对网络的传输速率提出了更高的要求。文章回顾了移动前传网络的基本内容,分析了前传网络需要满足的各项需求,并对... 移动前传网络是C-RAN(集中式/云无线接入网)技术中的重要部分。随着现代无线接入网络的发展演进,用户带宽需求的快速增长对网络的传输速率提出了更高的要求。文章回顾了移动前传网络的基本内容,分析了前传网络需要满足的各项需求,并对当前提出的各种前传网络的解决方案进行了详细的介绍。 展开更多

关键词 移动前传网络 集中式/云无线接入网 波分复用 时分复用 光载中频 分割物理层处理

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可见光通信复用技术研究进展 被引量：9

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作者 迟楠 王哲 《光通信技术》 北大核心 2020年第4期1-7,共7页

随着对无线通信带宽需求的迅猛增长,人们对于高速数据接入的需求愈发迫切。借助可见光通信(VLC)复用技术可克服调制带宽约束,成倍提升VLC系统的传输容量,是目前VLC领域的研究热点。介绍了VLC复用技术的基本原理和关键技术,对近年来提出... 随着对无线通信带宽需求的迅猛增长,人们对于高速数据接入的需求愈发迫切。借助可见光通信(VLC)复用技术可克服调制带宽约束,成倍提升VLC系统的传输容量,是目前VLC领域的研究热点。介绍了VLC复用技术的基本原理和关键技术,对近年来提出的多维复用技术和多输入多输出(MIMO)技术进行总结,并结合研究现状展望未来的发展方向。 展开更多

关键词 可见光通信 复用技术 多输入多输出技术

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W波段大容量光纤无线融合系统的关键技术 被引量：2

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作者 施剑阳 李欣颖 +2 位作者 王源泉 王一光 迟楠 《光通信研究》 北大核心 2014年第4期67-70,共4页

W波段（75~110GHz）作为一个新的RF（射频）波段,相比于其他波段有着更宽的带宽和更高的频率,在这个波段能够为移动数据通信提供千兆的无线链路,这已经成为下一代无线通信系统的一个热点话题。实现W波段大容量通信系统有多种方法,如高... W波段（75~110GHz）作为一个新的RF（射频）波段,相比于其他波段有着更宽的带宽和更高的频率,在这个波段能够为移动数据通信提供千兆的无线链路,这已经成为下一代无线通信系统的一个热点话题。实现W波段大容量通信系统有多种方法,如高阶调制、天线复用和多频带调制等,目前这些技术从调制效率、频带利用率和带宽宽度等多方面已实现了系统的优化。文章深入介绍了W波段大容量光纤无线融合系统的背景、研究成果及技术支持,以期为未来的研究提供参考。 展开更多

关键词 W波段 天线偏振复用 多频段复用 大容量光纤无线融合 射频波段

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双信道WDM光纤无线集成太赫兹传输系统 被引量：1

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作者 李韦萍 王凯辉 +1 位作者 桑博涵 余建军 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期2311-2317,共7页

为了进一步提升当前主流太赫兹系统的通信容量,本文基于光子辅助太赫兹生成技术、波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)、多输入多输出技术(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)以及先进的数字信号处理,提出一种N×N M... 为了进一步提升当前主流太赫兹系统的通信容量,本文基于光子辅助太赫兹生成技术、波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)、多输入多输出技术(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)以及先进的数字信号处理,提出一种N×N MIMO光纤-无线-光纤融合太赫兹传输系统模型,搭建双信道WDM的2×2 MIMO实验系统,并成功实现两路3 Gbaud四频相移键控(Quad-frequency Phase Shift Keying,QPSK)信号先后在10 km单模光纤(SMF-28)、3.8 m无线链路、2.2 km SMF-28上的传输,且误码率低于硬判决前向纠错(Hard-Decision Forward Error Correction,HD-FEC)的阈值3.8×10^(-3). 展开更多

关键词 太赫兹 波分复用 多输入多输出技术 光子辅助

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水下可见光通信星座几何整形和人工智能技术 被引量：1

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作者 林显浩 迟楠 《光通信研究》 2023年第4期21-27,共7页

水下可见光通信(UVLC)具有高传输速率、大容量、低延时和低成本等优势,已成为水下通信领域可行且很有吸引力的替代方案,应用前景广阔。然而,UVLC性能受到带宽、各种线性或非线性效应等瓶颈问题的局限。为了缓解这些问题,文章研究了基于... 水下可见光通信(UVLC)具有高传输速率、大容量、低延时和低成本等优势,已成为水下通信领域可行且很有吸引力的替代方案,应用前景广阔。然而,UVLC性能受到带宽、各种线性或非线性效应等瓶颈问题的局限。为了缓解这些问题,文章研究了基于几何整形的振幅移相键控(APSK)调制和编码映射,提出了基于双向循环神经网络(BRNN)的波形级后均衡器。此外,文章还提出了用基于深度神经网络(DNN)的波形到符号接收机来代替传统的匹配滤波、下采样和后均衡等操作。实验表明,与传统接收机相比,基于BRNN后均衡电压动态范围提升了170 mV(69%),基于DNN的波形到符号接收机电压动态范围提升了245 mV(100%)。实验结果证明,基于BRNN后均衡和基于DNN的波形到符号接收机能有效提升系统性能,是未来UVLC中很有前景的技术方案。 展开更多

关键词 水下可见光通信 振幅移相键控 双向循环神经网络 后均衡 深度神经网络

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基于蒙特卡洛仿真的水下四点单目测距研究 被引量：2

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作者 申玲菲 范婷威 +3 位作者 胡谷雨 王杰 张大伟 周田华 《光通信研究》 2023年第4期60-67,共8页

水下光通信系统在工作时需要及时获取与接收端的距离信息并进行高速通信。文章提出在水下蓝绿激光通信系统中加入单目测距功能,实现短距离视觉测距和长距离激光测距的水下光通信测距一体化研究。使用蒙特卡洛方法进行仿真,建立激光信号... 水下光通信系统在工作时需要及时获取与接收端的距离信息并进行高速通信。文章提出在水下蓝绿激光通信系统中加入单目测距功能,实现短距离视觉测距和长距离激光测距的水下光通信测距一体化研究。使用蒙特卡洛方法进行仿真,建立激光信号水下信道传输模型,模拟不同目标尺寸、不同距离和不同水质下的水下激光光斑图片,分析以上3种因素对水下单目测距精度的影响。考虑仿真图片光斑弥散和对比度降低对测距精度的影响,文章针对性地提出了一种对水下小尺寸光源目标、结合图像增强和Zernike矩亚像素点边缘检测的单目测距算法以提高单目测距算法的精度。通过实验室水池实验验证,文章所提算法精度达到了使用要求。 展开更多

关键词 水下激光通信测距 蒙特卡洛方法 小尺寸目标 图像增强 亚像素点边缘检测

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基于机器学习的调制格式识别算法研究 被引量：1

13

作者 靳瑞哲 迟楠 《光通信研究》 2022年第6期9-15,57,共8页

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... 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。 展开更多

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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