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中国激光 2016年第8期43卷 227-233页

作者：方妍胡贵军宫彩丽李莉吉林大学通信工程学院吉林长春130012

针对高模式群时延(H-MGD)的少模光纤模分复用系统,提出了一种级联独立成分分析(C-ICA)算法,其基本思想是:采用延时补偿与C-ICA结合的技术方案,运用两次ICA算法同时消除模分复用器和解复用器引起的串扰。利用该算法对2×2模分复用系统进... 详细信息

针对高模式群时延(H-MGD)的少模光纤模分复用系统,提出了一种级联独立成分分析(C-ICA)算法,其基本思想是:采用延时补偿与C-ICA结合的技术方案,运用两次ICA算法同时消除模分复用器和解复用器引起的串扰。利用该算法对2×2模分复用系统进行了解复用,并且将其解复用性能与单次ICA算法解复用进行了比较。仿真结果表明,C-ICA算法能够有效实现H-MGD少模光纤模分复用系统的解复用,在同等条件下其解复用效果明显优于单次ICA解复用。

关键词：光通信模分复用复数独立成分分析少模光纤

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基于盲源分离的多人呼吸信号检测方法

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雷达学报 2024年

作者：杨轩王子颖张力赵恒洪弘南京理工大学上海航天电子技术研究所

近年来，人们越来越关注多人环境下的呼吸监测，以及如何同时监测多人的健康状态。在多人呼吸检测的算法中，盲源分离算法因其无需先验信息并且对硬件性能依赖性较小而备受研究者们关注。然而，在多人呼吸监测场景中，目前的盲源分离算... 详细信息

近年来，人们越来越关注多人环境下的呼吸监测，以及如何同时监测多人的健康状态。在多人呼吸检测的算法中，盲源分离算法因其无需先验信息并且对硬件性能依赖性较小而备受研究者们关注。然而，在多人呼吸监测场景中，目前的盲源分离算法通常将相位信号作为源信号进行分离，本文引入FMCW雷达下距离维信号和相位信号的对比，推导出相位信号作为源信号存在近似误差，并通过仿真验证距离维信号作为源信号时分离效果更好。另外，本文提出了基于非圆复数独立成分分析的多人呼吸信号分离算法，分析了不同呼吸信号参数对分离效果的影响，仿真和实测实验表明所提出的方法适用于天线个数不小于目标个数时多人呼吸信号的检测，并且在目标角度差为9.46°时，也能够准确分离呼吸信号。

关键词：非接触呼吸检测 FMCW雷达多人呼吸盲源分离复数独立成分分析

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CO-OFDM通信系统IQ失衡频域补偿技术研究

CO-OFDM通信系统IQ失衡频域补偿技术研究

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作者：牟丽萍吉林大学

学位级别：硕士

随着信息需求的急剧膨胀，骨干网正朝着超高速、超大容量、超长距离的目标蓬勃发展，单信道速率已向400Gb/s甚至1Tb/s不断推进，其所需带宽超出了ITU-T对一个WDM网络栅格和信道间隔的限定，为打破这种理念，OFDM技术应运而生。OFDM光纤... 详细信息

随着信息需求的急剧膨胀，骨干网正朝着超高速、超大容量、超长距离的目标蓬勃发展，单信道速率已向400Gb/s甚至1Tb/s不断推进，其所需带宽超出了ITU-T对一个WDM网络栅格和信道间隔的限定，为打破这种理念，OFDM技术应运而生。OFDM光纤通信系统按照检测方式可分为DDO-OFDM通信系统和CO-OFDM通信系统，与DDO-OFDM相比，CO-OFDM通信系统结合了相干检测和光通信的优势，以接收灵敏度高、无需保护边带、均衡简单等优势备受瞩目。然而，在CO-OFDM通信系统在拥有众多优点的同时，也存在峰均比高、系统对频偏、相位噪声、IQ失衡敏感等弊端。本文研究的就是IQ失衡对CO-OFDM通信系统的影响及补偿方法。实际CO-OFDM系统中，I支路和Q支路信号幅度不完全相等，相位不严格正交，造成了子载波间的镜像干扰，严重影响了系统的性能。这是由模拟器件制作工艺的不完善导致的，不可避免。因此，在系统接收端探索合适的IQ失衡补偿方案成为解决该问题的关键。然而，在现有的少量报道中，技术方案复杂，补偿效果不佳，并且缺少发送端IQ失衡、接收端IQ失衡同时补偿的方法，因此，本文以IQ失衡理论为基础，结合DSP技术，开展了以下研究工作：首先，研究了CO-OFDM通信系统发送机、接收机的两种结构，分析了IQ失衡产生机理，推导了发送端、接收端同时IQ失衡时的理论模型，说明了IQ失衡对系统的影响。然后，分析了常用的IQ失衡分步补偿方法，即接收端IQ失衡格莱姆-施密特补偿法、发送端IQ失衡传统导频法，在此基础上，本文提出了导频校正联合补偿方法和复数ICA频域补偿方法，实现了发送端、接收端IQ失衡的同时补偿，并推导了其在系统固有损伤下具上的鲁棒性。最后，通过软件VPI Transmission Maker8.7和Matlab2010b的联合仿真，搭建了10Gb/s CO-OFDM单模光纤通信系统，对比了上述补偿方法的补偿性能。仿真结果表明：两种方法均能实现IQ失衡的有效补偿，系统采用16QAM调制、BER=10-3情况下，幅度失衡6dB时，导频校正联合补偿方法、复数ICA方法较传统方法相比，OSNR代价分别改善0.13dB、0.3dB;相位失衡15°时，上述两种方法较传统方法相比，则分别释放了0.14dB和0.27dB的OSNR需求。其中，导频校正联合补偿方法结构简单，实时性强，复数ICA方法采用信号批处理的方式，精确程度更高。

关键词：相干光正交频分复用 IQ失衡补偿导频复数独立成分分析

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基于复数ICA的MGDM系统信号分离技术研究

基于复数ICA的MGDM系统信号分离技术研究

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作者：商利宏吉林大学

学位级别：硕士

随着城市信息化不断进步，人们对于信息的需求持续增长，宽带接入用户数量逐年攀升，为了满足用户对宽带业务的需求，在接入方面，要求提供高速畅通的宽带通道、良好的业务支撑能力以及高效的服务质量保障，这就催生了光纤入户的大规模... 详细信息

随着城市信息化不断进步，人们对于信息的需求持续增长，宽带接入用户数量逐年攀升，为了满足用户对宽带业务的需求，在接入方面，要求提供高速畅通的宽带通道、良好的业务支撑能力以及高效的服务质量保障，这就催生了光纤入户的大规模应用，逐步成为推进日益融合的信息社会的最佳保证。多模光纤具有安装方便、配套器件成本低等优点，比较适合作为光纤接入网的传输媒介，但是多模光纤本身固有的模间色散，严重影响了其传输能力。为了提高多模光纤的传输能力，提出了模式群分集复用（Mode Group DiversityMultiplexing，MGDM）技术，它的基本思想是利用多模光纤的多模特性，以不同的模式群作为独立的传输信道，从而实现多路信号在同一根多模光纤中的同时传输，提高多模光纤的传输能力。但是在MGDM系统中多个信道之间的串扰仍然存在，这就使得在接收端接收到的信号是多个源信号的加权叠加，因此对接收端信号进行处理，从接收信号中正确恢复出源信号是该系统要解决的问题之一。之前已有将实数独立成分分析（Independent Component Analysis,ICA）应用到MGDM系统中实现对基带信号分离的先例，但是在MGDM系统中，当采用高级调制格式时，信号是复值形式的，因此本人在前人的基础上，将复数ICA应用到MGDM系统中实现对复值信号的解复用，重点是搭建了22的MGDM仿真系统，并将复数的ICA应用于该系统中，成功实现了两路QAM信号的解复用。论文的具体工作如下：首先，对MGDM技术基础及系统模型进行了介绍。对应用于光纤中的各种多输入多输出技术进行了分类总结，并做了简要的介绍。介绍了MGDM中作为独立信道的模式群及其划分方法。重点对MGDM系统得以实现的关键技术——模式选择激发技术的原理进行了研究，并给出了在多模光纤不同位置激发时所产生的不同模式群及其在光纤出射端面的光强分布规律。对M N的MGDM的原理及模型进行了介绍，并分析了M和N之间的关系。其次，介绍了信号解复用的方法，大致将其分为直接探测接收法、信道非盲均衡法和盲信号处理三类，同时对各类方法的原理、优缺点进行了简单的介绍。并重点介绍了盲信号处理中的ICA，对ICA的基本模型、约束条件、存在的不确定性和判断独立性的依据进行了介绍。在此基础上，介绍了复数ICA的模型及独立性度量，给出了基于负熵最大化的不动点算法（T-CMN）的主要步骤，由于在T-CMN算法中，非线性函数的选择至关重要，所以在T-CMN算法对信号处理过程中，本文选择不同的非线性函数实现同一混合信号的处理，分析非线性函数对算法性能的影响。再次，对复数ICA应用于MGDM系统进行了理论研究，首先从复数ICA的约束条件以及MGDM系统模型进行了分析，并通过仿真，用实数FastICA和T-CMN算法分别对经过信道矩阵混合的QAM信号进行处理，并对处理后信号的星座图进行了对比分析。最后，设计并搭建了22的MGDM仿真系统，通过选择激发不同的模式群来传输两路不同的信号，通过多模耦合器按照一定的系数进行耦合。在接收端，对接收到的信号采用基于负熵最大化的不动点复数ICA（T-CMN）算法进行处理，并改变系统中不同的参数如耦合系数、光信噪比、偏芯激发的偏置距离等，分别进行传输仿真，得到不同参数条件下进行复数ICA解复用信号的星座图和误码率图，对星座图及误码率进行了对比分析，同时给出了T-CMN算法选择不同非线性函数时随着耦合系数和光信噪比的改变的误码率对比图。基于复数ICA的解复用技术，在无需利用导频估计信道、避免矩阵求逆的情况下能很好实现对复值信号的解复用，降低了系统复杂度;同时也有利于维持系统的低成本设计，进而使得MGDM在成本上优势更加明显。

关键词：光纤通信多模光纤模式群分集复用复数独立成分分析信号分离

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