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高速相干频分复用无源光网络系统辅助管理和控制通道传输与性能

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光学学报 2024年第8期44卷 1-8页

作者：申王伟王佳叶李国强邢思哲颜安李忠亚施剑阳迟楠张俊文复旦大学信息科学与工程学院电磁波信息科学教育部重点实验室上海200433

为了在保持帧结构完整性的同时,低代价地传输管理和控制信号,提出面向高速频分复用相干无源光网络(FDM-CPON)的两种传输管理和控制信号传输机制,即数字端辅助管理和控制通道(AMCC)和数据通道的相加和相乘。通过将AMCC传输的通断键控(OOK... 详细信息

为了在保持帧结构完整性的同时,低代价地传输管理和控制信号,提出面向高速频分复用相干无源光网络(FDM-CPON)的两种传输管理和控制信号传输机制,即数字端辅助管理和控制通道(AMCC)和数据通道的相加和相乘。通过将AMCC传输的通断键控(OOK)信号映射为数据通道信号幅值的变化,完成数据通道信号幅值再调制,成功将AMCC与数据通道相结合,实现了管理和控制信号与数据通道信号的同步传输。实验结果表明,在基于16QAM传输20 km光纤的200 Gbit/s FDM-CPON系统中,当AMCC的带宽和调制因子(MI)相同时,乘性AMCC对于信号性能的影响更小,自身传输信号的质量也更高。在AMCC的MI为26.1%、带宽为24.4 MHz时,乘性AMCC对信号灵敏度的惩罚比加性AMCC小3 dB。以上研究为未来高速相干频分复用无源光网络AMCC传输与系统设计提供重要参考。

关键词：光通信相干无源光网络相干光通信光纤通信频分复用辅助管理和控制通道

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面向6G太赫兹无线通信的关键机器学习技术综述(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第3期61卷 7-31页

作者：周雯徐思聪复旦大学通信科学与工程系电磁波信息科学教育部重点实验室上海200433

太赫兹技术作为6G时代的核心通信技术,可以有效解决频段资源日益稀缺的窘境,以满足流量、连接数急剧增长的需求,实现更大的传输带宽。现有机器学习算法如深度神经网络、卷积神经网络和长短期记忆网络等,均可以有效缓解6G传输系统中的强... 详细信息

太赫兹技术作为6G时代的核心通信技术,可以有效解决频段资源日益稀缺的窘境,以满足流量、连接数急剧增长的需求,实现更大的传输带宽。现有机器学习算法如深度神经网络、卷积神经网络和长短期记忆网络等,均可以有效缓解6G传输系统中的强非线性效应,是实现6G太赫兹无线通信的重要手段。介绍了应用于光子毫米波和太赫兹无线传输系统的不同深度学习范式,讨论了应用光子技术办法产生超高速THz波无线信号的国内外主要进展及技术路线对比,并且对较为经典的或是目前最新的应用于太赫兹通信系统中的人工智能技术进行了介绍,同时对未来大速度、高容量的太赫兹通信技术的发展提出了展望。

关键词：太赫兹无线通信 6G 人工智能机器学习神经网络光纤通信

面向6G太赫兹无线通信的关键机器学习技术综述（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第3期 27-51页

作者：周雯徐思聪复旦大学通信科学与工程系电磁波信息科学教育部重点实验室

太赫兹技术作为6G时代的核心通信技术，可以有效解决频段资源日益稀缺的窘境，以满足流量、连接数急剧增长的需求，实现更大的传输带宽。现有机器学习算法如深度神经网络、卷积神经网络和长短期记忆网络等，均可以有效缓解6G传输系统中... 详细信息

太赫兹技术作为6G时代的核心通信技术，可以有效解决频段资源日益稀缺的窘境，以满足流量、连接数急剧增长的需求，实现更大的传输带宽。现有机器学习算法如深度神经网络、卷积神经网络和长短期记忆网络等，均可以有效缓解6G传输系统中的强非线性效应，是实现6G太赫兹无线通信的重要手段。介绍了应用于光子毫米波和太赫兹无线传输系统的不同深度学习范式，讨论了应用光子技术办法产生超高速THz波无线信号的国内外主要进展及技术路线对比，并且对较为经典的或是目前最新的应用于太赫兹通信系统中的人工智能技术进行了介绍，同时对未来大速度、高容量的太赫兹通信技术的发展提出了展望。

关键词：太赫兹无线通信 6G 人工智能机器学习神经网络光纤通信

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面向5G/6G移动前传网络的关键技术

光通信研究 2024年

作者：朱一鸣林显浩迟楠施剑阳复旦大学电磁波信息科学教育部重点实验室通信科学与工程系

随着5G移动通信技术向着6G演进，作为其重要组成部分的移动前传网络，面临着更高速度更大容量的全新要求。现阶段，构建移动前传网络有多种方式，如有线的CPRI（通用公共无线电接口协议），eCPRI（演进通用公共无线电接口协议）和RoF（... 详细信息

随着5G移动通信技术向着6G演进，作为其重要组成部分的移动前传网络，面临着更高速度更大容量的全新要求。现阶段，构建移动前传网络有多种方式，如有线的CPRI（通用公共无线电接口协议），eCPRI（演进通用公共无线电接口协议）和RoF（光载射频通信），无线的FSO（自由空间光通信），以及面向6G的全频带接入和AI技术。本文着重介绍了移动前传网络的基本架构，以及各种前传网络构建技术，分析其优劣和解决办法，为未来5G/6G的高速大容量移动前传网络研究提供参考。

关键词：前传网络光载射频自由空间光通信全频带接入通用公共无线电接口云/集中式无线接入网络

高速相干频分复用无源光网络系统辅助管理和控制信道传输与性能研究

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光学学报 2024年

作者：申王伟王佳叶李国强邢思哲颜安李忠亚施剑阳迟楠张俊文复旦大学信息科学与工程学院电磁波信息科学教育部重点实验室

为了在保持帧结构完整性的同时，低代价地传输管理和控制信号，提出面向高速频分复用相干无源光网络(FDM-CPON)的两种传输管理和控制信号传输机制，即数字端辅助管理和控制信道(AMCC)和数据通道的相加和相乘两种方案。通过将AMCC传输的... 详细信息

为了在保持帧结构完整性的同时，低代价地传输管理和控制信号，提出面向高速频分复用相干无源光网络(FDM-CPON)的两种传输管理和控制信号传输机制，即数字端辅助管理和控制信道(AMCC)和数据通道的相加和相乘两种方案。通过将AMCC传输的通断键控(OOK)信号映射为数据通道信号幅值的变化，完成数据通道信号幅值再调制，成功将AMCC与数据通道相结合，实现了管理和控制信号与数据通道信号的同步传输。在基于16QAM传输20km光纤的200Gbps FDM-CPON系统中，实验结果表明，在AMCC的带宽和调制因子(MI)相同时，乘性AMCC对于信号性能的影响更小，自身传输信号的质量也更高。在AMCC的MI为26.1%，带宽为24.4MHz时，乘性AMCC对信号灵敏度的影响比加性AMCC小3dB。以上研究为未来高速相干频分复用无源光网络AMCC传输与系统设计提供重要参考。

关键词：相干无源光网络相干光通信光纤通信频分复用辅助管理和控制信道

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任意凸目标测地线自适应高效算法

电波科学学报 2024年第3期39卷 502-509页

作者：李顾凯吴语茂窦玉莹刘鹏复旦大学信息科学与工程学院电磁波信息科学教育部重点实验室上海200433

高频表面波从任意曲面目标表面阴影边界沿测地线路径传播,其绕射场由沿测地线对爬行波Fock电流进行积分获得。本文改进了传统的阴影边界算法并提出一种基于投影夹角法(projection angle method,PAM)的测地线循迹改进算法。首先提出面元... 详细信息

高频表面波从任意曲面目标表面阴影边界沿测地线路径传播,其绕射场由沿测地线对爬行波Fock电流进行积分获得。本文改进了传统的阴影边界算法并提出一种基于投影夹角法(projection angle method,PAM)的测地线循迹改进算法。首先提出面元自适应重构对三角网格的阴影边界优化,判定目标表面精确的阴影边界和亮暗区面元。然后在精确阴影边界的基础上,进一步提出一种基于PAM的测地线循迹改进方法,准确辨别测地线的传播面元。本文算法在方向和距离两要素的基础上应用重心坐标法优化传播点,从而形成任意曲面上的测地线循迹路径。数值算例表明,该方法能够计算典型球、飞机机身、导弹等任意闭合曲面目标的测地线,测地曲率在10-3量级,能够满足爬行波散射场计算的工程需求。

关键词：三角网格阴影边界优化面元自适应重构投影夹角法(PAM) 测地线循迹

计算电大尺寸目标的新型多层快速物理光学高效算法

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电波科学学报 2024年

作者：李潜龙吴语茂窦玉莹复旦大学信息科学与工程学院电磁波信息科学教育部重点实验室

为了快速准确地计算电大尺寸目标高频散射场，降低计算代价，本文提出了一种基于八叉树多层结构与二次曲面离散技术的多层快速物理光学(multilevel fast physical optics, MLFPO)算法。八叉树多层结构的引入能够充分利用并行技术对计算... 详细信息

为了快速准确地计算电大尺寸目标高频散射场，降低计算代价，本文提出了一种基于八叉树多层结构与二次曲面离散技术的多层快速物理光学(multilevel fast physical optics, MLFPO)算法。八叉树多层结构的引入能够充分利用并行技术对计算加速。此外，二次曲面离散技术可以更好地拟合凸散射体的表面，相较于平面三角形面片能有效降低未知量数目。在此基础上,本文将MLFPO算法应用目标拓展到复杂的多层涂覆目标。数值算例表明，与商业软件FEKO中的PO算法相比，MLFPO算法在S、C、X、Ku四个波段的计算双站散射场误差在1.54d B以内，计算速度随着频率增加可以提升8倍以上，计算存储度降低98%。MLFPO算法在确保物理光学散射场计算精度的同时能够降低计算代价，是分析电大尺寸目标高频电磁散射问题的有效方法。

关键词：物理光学(PO) 多层加速技术八叉树结构二次曲面多层涂覆反射系数电大尺寸散射体

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超高速星载可见光激光通信技术研究(特邀)

激光与光电子学进展 2024年第7期61卷 30-36页

作者：迟楠林显浩罗志腾徐增熠陈慧贺志学余少华复旦大学信息学院电磁波信息科学教育部重点实验室上海200433 鹏城实验室广东深圳518055 上海低轨卫星通信与应用工程技术研究中心上海200433 上海市低轨卫星通信技术协同创新中心上海200433

可见光通信因其显著优势逐渐成为星间通信的研究热点。可见光通信能够提供丰富且无需授权的频谱资源,传输速率高,保密性强以及抗电磁干扰等。可见光激光通信器件发射功率较高、抗辐照能力强、激光束散角小,有望应用于星间大容量长距离... 详细信息

可见光通信因其显著优势逐渐成为星间通信的研究热点。可见光通信能够提供丰富且无需授权的频谱资源,传输速率高,保密性强以及抗电磁干扰等。可见光激光通信器件发射功率较高、抗辐照能力强、激光束散角小,有望应用于星间大容量长距离通信链路传输。实现了集成的40路波分复用可见光激光通信系统,复用29个可见光波长,采用离散多音比特加载调制和Levin-Campello算法,达到了418.3 Gbit/s的总传输数据。针对可见光激光通信系统中的带宽受限和高频衰落的问题,该系统采用了数字预均衡技术,根据该系统的信号特点,设计了相应的佐贝尔网络,通过增强高频信号能量和减小低频信号能量实现整体通信性能的提升。实验表明,数字预均衡可显著提升可见光激光通信性能。该系统证明了可见光激光通信在星间大容量通信中的巨大潜力。

关键词：波分复用激光通信可见光通信卫星通信

基于BiGRU的水下可见光通信调制格式识别研究

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光通信研究 2024年

作者：高文笛汪昀楷徐迟徐增熠迟楠复旦大学通信科学与工程系电磁波信息科学教育部重点实验室上海低轨卫星通信与应用工程技术研究中心上海市低轨卫星通信技术协同创新中心

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的不理想等因素导致的非线性效应等挑战。这些低信噪比和非线性... 详细信息

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的不理想等因素导致的非线性效应等挑战。这些低信噪比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，但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。【目的】故本研究旨在解决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，我们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。该算法充分利用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的调制格式识别准确性。【结果】实验结果显示，在不同发射电压条件下，该算法对2QAM，4QAM，8QAM，8APSK，16QAM，16APSK，32QAM，32APSK，64QAM，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，并在低信噪比和非线性失真环境下鲁棒性显著。【结论】我们提出的算法显著提升了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。

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