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基于Laguerre变换的宽带LFM信号频谱压缩数字接收方法

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电子与信息学报 2007年第1期29卷 50-53页

作者：吴伟唐斌电子科技大学电子工程学院成都610054

该文提出了一种新的宽带线性调频(LFM)信号频谱压缩数字接收方法。文中分析了Laguerre变换的频率卷绕特性以及对LFM信号的频谱压缩特性,利用数字域Laguerre变换构建可变压缩度的频谱压缩网络,使信号带宽始终处于接收机处理带宽以内,相... 详细信息

该文提出了一种新的宽带线性调频(LFM)信号频谱压缩数字接收方法。文中分析了Laguerre变换的频率卷绕特性以及对LFM信号的频谱压缩特性,利用数字域Laguerre变换构建可变压缩度的频谱压缩网络,使信号带宽始终处于接收机处理带宽以内,相应达到改变接收机带宽的目的,有利于减小后续基带信号处理的数据量。压缩信号可利用频谱恢复网络实现信号的重构,LFM信号的初始频率和调频斜率在频谱恢复后仍可较精确估计。仿真结果验证了方法的正确性和有效性。

关键词：频谱压缩 Laguerre变换频率卷绕频谱压缩网络频谱恢复网络

基于频谱压缩接收的宽带/超宽带线性调频信号参数估计

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电子与信息学报 2007年第1期29卷 23-25页

作者：沈显祥叶瑞青唐斌电子科技大学电子工程学院成都610054

该文提出了一种新的宽带/超宽带线性调频信号的接收方法,它将宽带/超宽带线性调频信号通过射频通道的频谱压缩网络变成窄带信号,数字域用逆频谱压缩函数对压缩信号进行非线性重构,原线性调频信号的调制斜率和初始频率可通过重构信号精... 详细信息

该文提出了一种新的宽带/超宽带线性调频信号的接收方法,它将宽带/超宽带线性调频信号通过射频通道的频谱压缩网络变成窄带信号,数字域用逆频谱压缩函数对压缩信号进行非线性重构,原线性调频信号的调制斜率和初始频率可通过重构信号精确估计。计算机仿真证实了算法的有效性。

关键词：频谱压缩信号重构调制斜率初始频率

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基于频谱压缩的斯托克斯空间复用系统

激光与光电子学进展 2020年第9期57卷 60-65页

作者：李霞张黎杰黄斌常雪峰隋琪暨南大学光子技术研究院广东广州511486

在传统的直接检测光通信系统中,色散和光探测器的平方检测相互作用会带来不可避免的性能损失。基于斯托克斯空间复用的直接检测光通信系统,提出通过频谱压缩算法进行发射信号序列相关的相位优化,将三维斯托克斯信号转化为四维带宽为3/4... 详细信息

在传统的直接检测光通信系统中,色散和光探测器的平方检测相互作用会带来不可避免的性能损失。基于斯托克斯空间复用的直接检测光通信系统,提出通过频谱压缩算法进行发射信号序列相关的相位优化,将三维斯托克斯信号转化为四维带宽为3/4的琼斯空间信号,以实现无性能损失、无需额外硬件成本的色散预补偿。鉴于上述理想的频谱压缩方法需要复杂度过高的全局优化算法,提出一种基于查表的简化相位优化算法。仿真结果表明,当优化长度为7个符号时,频谱峰值和谷值之间落差约为17dB,可有效降低发射机带宽需求。

关键词：光通信频谱压缩相位优化斯托克斯空间复用直接检测

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基于频谱压缩的光纤非线性补偿算法

激光与光电子学进展 2020年第23期57卷 101-106页

作者：黄斌张黎杰李霞隋琪暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通信技术重点实验室广东广州510632

信号在光纤中的传输受到克尔非线性损伤的影响,产生非线性的频谱展宽效应,导致信息泄漏到带外、接收端的带内信息不完整。传统的非线性补偿方法通过反转信道传输函数在接收端对信号进行处理,效果不理想。针对该问题,首先,通过优化算法... 详细信息

信号在光纤中的传输受到克尔非线性损伤的影响,产生非线性的频谱展宽效应,导致信息泄漏到带外、接收端的带内信息不完整。传统的非线性补偿方法通过反转信道传输函数在接收端对信号进行处理,效果不理想。针对该问题,首先,通过优化算法寻找在数字反向信道传输时可利用克尔非线性将原始信号压缩至另一奈奎斯特带宽的带外伴随信号;然后,将压缩后的奈奎斯特信号在发射端发送;最后,在接收端通过奈奎斯特滤波恢复原始信号。仿真结果表明,本算法在带限系统中的性能优于反向传输方法,在长度为800 km的标准单模光纤中的误差向量幅度增益为3.17 dB。

关键词：信号处理非线性克尔效应非线性薛定谔方程频谱压缩

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基于频谱压缩的斯托克斯空间复用系统

基于频谱压缩的斯托克斯空间复用系统

作者：李霞暨南大学

学位级别：硕士

互联网流量的惊人增长不断地推动了对数据中心之间互连的带宽需求,而这正是内容分发网络(Content Delivery Network,CDN)的基础。与长距离网络不同,这些短到中距离网络需要大量的转发器,对成本更加敏感。因此,在短距离网络中,作为长距... 详细信息

互联网流量的惊人增长不断地推动了对数据中心之间互连的带宽需求,而这正是内容分发网络(Content Delivery Network,CDN)的基础。与长距离网络不同,这些短到中距离网络需要大量的转发器,对成本更加敏感。因此,在短距离网络中,作为长距离网络中的主力军的相干检测系统可能过于昂贵。相反,强度调制-直接检测(Intensity Modulation-Direct Detection,IM-DD)需要更简单的收发器结构,这使其成为短距离网络的有希望的技术。传统的IM-DD,具有实现简单,成本低廉的优点,但是传统IM-DD有两个限制因素。第一个是发射基带信号与光场之间的非线性映射,与平方律检测之后光场与接收信号之间的非线性映射相似。由于非线性映射,色度色散会对信号造成严重的非线性失真,从而严重降低系统的性能,将IM-DD的传输距离限制在数十公里。显然,常规IM-DD仅适用于色散不明显的非常短的应用。第二个限制因素是频谱效率降低。由于IM-DD使用单偏振强度调制而没有利用相位和偏振维度,因此频谱效率会大大降低。为了提高系统的频谱效率也就是每个符号的比特数,调制格式不断地向高阶的方向发展,从振幅调制到正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying,QPSK)再到正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM),之后又使用偏分复用(Polarization Division Multiplexing,PDM)系统,用两路相互正交的偏振态去传输两个信道的信号,提高了一倍的传输效率,得到广泛的研究。但是在传统IM-DD光通信系统中,高阶调制会导致严重的码间干扰(Inter Symbol Interference,ISI)。针对这个问题,有研究组提出了斯托克斯向量直接检测(Stokes Vector Direct Detection,SV-DD)。这一系统传输速率与单偏振相干光纤通信相当,但是这个系统中的光信号在光纤中传输时会受到光纤损耗、色散、偏振效应损伤、以及非线性效应等损伤。在传统的IM-DD系统中,色散和光探测器的平方检测相互作用会带来不可避免的性能损失,影响通信质量。本文基于斯托克斯(Stokes)空间复用的直接检测光通信系统,提出通过频谱压缩算法进行发射信号序列相关的相位优化,将三维Stokes信号转化为四维带宽为3/4的琼斯(Jones)空间信号,以实现无性能损失、无需额外硬件成本的色散预补偿。鉴于上述理想的频谱压缩方法需要复杂度过高的全局优化算法,我们又提出一种基于查表的简化相位优化算法。仿真结果表明,当优化长度为7个符号时,频谱峰值和谷值之间落差约为17d B,可有效降低发射机带宽需求。本文的主要研究内容如下:(1)首先阐述了Stokes空间复用直接检测光通信系统的相关理论,对传统的直接检测系统结构和系统中的信道损伤进行了分析,并提出了目前对于非线性系统的处理方式,最后提出了目前的Stokes接收机结构,分析了在Stokes空间和Jones空间中四维到三维的维度转换方法。(2)研究了频谱压缩的理论性能,对单偏振直检系统中的相位优化进行了分析,提出一种新的Stokes发射机结构并分析了全局优化算法的原理,最后仿真了理想的频谱压缩结果。(3)分析了频谱压缩的Stokes空间复用系统在相干检测下的性能,提出全局优化算法的复杂度高难以实现,进而可以设计简化的算法以降低复杂度。(4)由于全局优化算法复杂度高不适合实际系统的运用,又提出了基于查表的简化的相位优化算法,分析了基于查表的相位优化算法的原理,并分析了仿真结果,验证了算法的可行性,当优化长度为7个符号时,频谱峰值和谷值之间落差约为17d B,可有效降低发射机带宽需求。

关键词：光通信频谱压缩相位优化 Stokes空间复用直接检测

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数字式视频信号频谱压缩的方法

光机电信息 1996年第4期13卷 27-30页

作者：李蓉芳

数字式视频信号的压缩,是人们感兴趣的一个方向,最近两年则成为一个更为实际的问题.如果将视频信息转变为数据形式,而不采用压缩方法传输模拟的视频信号,则需要产生高于90Mb/s速率的信息流.然而,正像电缆线路一样,卫星通信线路的光纤通... 详细信息

数字式视频信号的压缩,是人们感兴趣的一个方向,最近两年则成为一个更为实际的问题.如果将视频信息转变为数据形式,而不采用压缩方法传输模拟的视频信号,则需要产生高于90Mb/s速率的信息流.然而,正像电缆线路一样,卫星通信线路的光纤通信线路的容量也是有限的,在这些线路现有的频率范围内不能实现传输该容量的信息.因此,为了采用数字式信号的所有优点,必须采用压缩信号频谱的方法.通过数字式视频信号的压缩,可以做到:从系统输入端到输出端的视频图像有相同的(不变的)质量;明显增加通道的传输能力;

关键词：电视信号处理视频信号频谱压缩

基于硫族化物波导非线性的频谱展宽与压缩的研究

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基于硫族化物波导非线性的频谱展宽与压缩的研究

作者：李泽丽北京邮电大学

学位级别：硕士

近年来,硅基光子学因在全光通信网络的发展中有着不可替代的作用而引起了人们极大的研究兴趣。利用硅基波导的非线性可以展宽或者压缩频谱,这为我们获取中红外超连续谱和窄线宽光源提供了有效的方法。目前,利用光纤介质产生超连续谱和... 详细信息

近年来,硅基光子学因在全光通信网络的发展中有着不可替代的作用而引起了人们极大的研究兴趣。利用硅基波导的非线性可以展宽或者压缩频谱,这为我们获取中红外超连续谱和窄线宽光源提供了有效的方法。目前,利用光纤介质产生超连续谱和频谱压缩的方案需要较长的光纤长度和较高的泵浦峰值功率,这些不利于光子集成和系统稳定性。本文设计了几种结构简单的硫族化物波导,研究了中红外波段超连续谱产生和频谱压缩的非线性动态。一方面,深入研究了产生高相干、倍频程超连续谱的条件与影响因素。另一方面,实现了基于自相位调制效应的预置负啁啾脉冲谱压缩和光谱绝热压缩的频谱压缩方案。相关工作及创新成果如下:1.介绍了硫族化物的基本特性及研究现状,分析了中红外超连续谱的研究成果,讨论了几种频谱压缩方案。2.推导了非线性介质中的脉冲传输方程,即广义非线性薛定谔方程,并给出了该方程的两种普遍数值解法。分别讨论了非线性和色散这两种效应对在非线性介质中传输的光脉冲所产生的影响。3.研究了利用波导非线性使频谱展宽的现象,设计了一种脊型悬臂梁结构的硫族化物(As2Se3)波导,研究了其色散参量随波导结构参数的变化关系,通过仿真给出了该波导的最优参数值。分别研究了泵浦波长、峰值功率、脉冲宽度和波导长度对产生中红外超连续谱的影响。仿真结果表明:在泵浦波长为3.3 μm,峰值功率为900 W,脉冲宽度为100 fs,波导长度为0.87 mm时,产生的超连续谱在-40 dB下谱宽的范围为1.76～14.42 μm,达到了3个倍频程。进一步讨论了不同随机噪声水平对超连续谱相干性的影响。最后研究了基于超连续谱的光频梳产生。4.研究了利用波导非线性使频谱压缩的两种方案。为了利用自相位调制效应对预置负啁啾脉冲实现频谱压缩,设计了一种脊型As2S3波导,当在2.05 μm处泵浦时,利用长度为6.6 mm的波导,实现了压缩比为27.32的压缩效果。为了利用光谱绝热压缩实现频谱压缩,设计了一种脊型As2S3锥型波导,其色散参量随波导宽度的变化呈指数递增。当在1.74μm处泵浦时,利用长度为10 cm的锥型波导实现了压缩比为3.62的压缩效果。本文利用硫族化物波导在中红外波段良好的光学特性,仿真研究了高相干、倍频程超连续谱产生和高效频谱压缩的非线性动态。相关研究成果有助于获取片上中红外宽带光源和窄线宽光源,从而积极地推动硅基非线性光子学的研究与发展。

关键词：硫族化物中红外超连续谱频谱压缩

高非线性光纤中余弦相位调制对脉冲频谱的压缩

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高非线性光纤中余弦相位调制对脉冲频谱的压缩

作者：王蕾山西大学

学位级别：硕士

在光子学中获得高亮度频谱和高分辨率的光源是非常重要的,它在非线性显微镜,超快频谱和高速通信等方面具有广泛的应用。获得高亮度频谱和高分辨率光源的方法是将脉冲进行频谱压缩,并将能量重新分布到更窄的频谱范围中。首先,我们针对具... 详细信息

在光子学中获得高亮度频谱和高分辨率的光源是非常重要的,它在非线性显微镜,超快频谱和高速通信等方面具有广泛的应用。获得高亮度频谱和高分辨率光源的方法是将脉冲进行频谱压缩,并将能量重新分布到更窄的频谱范围中。首先,我们针对具有非线性负啁啾的超高斯脉冲,提出一种双余弦相位调制的方法对其在高非线性光纤中频谱压缩过程进行优化。研究表明,由于初始超高斯脉冲的非线性负啁啾与非线性光纤中自相位调制引起的正啁啾之间的不匹配导致了时间相位的不平坦,从而使得频谱出现分裂和旁瓣,不能够被持续、高效的压缩,因此频谱质量受到限制。通过对超高斯脉冲进行外部的两个余弦相位补偿调制可以延长频谱压缩距离,减少频谱旁瓣的产生,从而优化频谱压缩质量。其中用于相位调制的余弦相位的振幅和频率来自于对超高斯脉冲的非线性相移分析。与此同时,我们还研究不同展宽因子及不同阶数的超高斯脉冲的压缩情况,结果表明,在大范围展宽因子下的频谱压缩质量同样可以得到优化;另外,通过增加余弦相位调制的个数也可以改善频谱的压缩质量。其次,我们将这种余弦相位调制的频谱压缩方法应用到其他形式的脉冲,以具有线性啁啾的高斯型脉冲和双曲正割型脉冲为研究对象,对脉冲的频谱进行压缩。结果表明,通过外部的余弦相位调制,可以使分裂的频谱达到有效的压缩,同时也说明这种余弦相位调制的方法适用于各种脉冲形式,对于更为复杂的脉冲形式,余弦相位调制法也适用。

关键词：非线性薛定谔方程克尔非线性频谱压缩相位调制

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基于超大幅宽的高轨SAR加速BP成像方法

电子与信息学报 2022年第9期44卷 3136-3143页

作者：陈权刘文康孙光才李东旭邢孟道西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室西安710071 西安电子科技大学信息感知技术协同创新中心西安710071

在高轨(GEO)合成孔径雷达(SAR)成像中,超大的成像幅宽导致成像区域不满足平面近似,使得基于平面网格的快速BP算法失效。该文提出一种基于地表网格的快速BP算法来精确高效地处理高轨SAR信号。首先针对轨道弯曲和地表弯曲所带来的信号复... 详细信息

在高轨(GEO)合成孔径雷达(SAR)成像中,超大的成像幅宽导致成像区域不满足平面近似,使得基于平面网格的快速BP算法失效。该文提出一种基于地表网格的快速BP算法来精确高效地处理高轨SAR信号。首先针对轨道弯曲和地表弯曲所带来的信号复杂空变问题,采用一种基于实际地表的曲面网格布置方法。针对子孔径BP图像的频谱混叠问题,提出基于曲面网格的两步频谱压缩函数,将子孔径图像在合成之前实现频谱解混叠。同时采用多级子孔径图像合成的方法提高成像效率。最后,通过对比仿真,证明了该文所提算法的精确性以及高效性。

关键词：高轨SAR 快速BP算法地表弯曲频谱压缩多级图像合成