光纤通信中非线性香农极限的突破——光频梳应用及发展趋势

 受限于光纤克尔非线性效应对传输信号质量的影响,光纤通信系统的传输速率和容量难以突破非线性香农极限的限制。利用光频梳的相干特性结合数字信号处理技术突破了早期非线性香农极限的传输性能,有望开启光频梳在下一代光纤通信领域研究的新时代。本文介绍光频梳的定义及产生机制、光频梳在信息通信系统中的最新典型应用、基于光频梳和通信信号处理技术在其他物理科学领域中的交叉应用,探讨了光频梳技术的未来发展方向。     

多用户多级降噪相关延迟移位键控通信系统

提出了一种多用户多级降噪相关延迟移位键控(multi-user multi-level noise reduction correlation delay shift keying, MUM-NR-CDSK)通信系统.该系统将各个用户的多进制信息映射为不同传输系数，再通过不同载波携带经过Walsh码调制后的信息承载信号.在接收端加入滑动平均滤波器降低系统误码率，解决了多用户多进制调频差分混沌移位键控(MAMA-FM-DCSK)通信系统采用多电平方式传输多进制信息时存在的系统误码率较高及传输效率低等问题.仿真结果表明，与其他系统相比，MUM-NR-CDSK系统传输速率提高了8倍，误码性能提升了近9 dB,因此在实际应用中具有更大的价值.     

基于再生式转发器的INMARSAT通信性能

提出在INMARSAT使用再生式转发器的设想，针对使用再生式转发器的INMARSAT通信性能进行分析；通过对影响传输质量的信噪比、传输速率、通信容量、误码率等主要参数进行定性分析和定量计算；结果显示使用再生式转发器对影响传输质量的几个主要参数均有明显的提高；得出把再生式转发器用于INMAR-SAT、通信，对提高信息传输质量具有明显的效果并能提高系统通信容量，把再生式转发器用于INMARSAT通信在技术上和现实上都是可行的，应用前景是光明的．     

基于时间反转的多用户差分混沌键控方案

针对差分混沌键控(Differential Chaos Shift Keying, DCSK)误码性能较差,传输率低的问题,提出一种基于时间反转的多用户DCSK(Time Reverse Multiuser-DCSK, TRM-DCSK)通信系统.该系统利用时间延迟的不同来区分不同的信息时隙,在每个信息时隙中利用时间反转可以传输2 bit的信息信号,然后将这2 bit的信息信号叠加后作为信息承载信号一起发送.使用时间反转能增强信号之间的自相关性,改善了系统的误码性能.推导了TRM-DCSK系统在加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise, AWGN)和Rayleigh衰落信道下的误码率公式并进行了实验仿真.仿真结果表明:在传输相同用户数的情况下,TRM-DCSK系统的误码性能相对于传统的多用户DCSK系统有了明显的提高.     

一种改进的差分混沌键控通信方案及其性能分析

提出了一种混沌通信的改进方案,将差分混沌键控(DCSK)中的参考信号和信息信号通过不同的线路信道或不同的频带信道传输,在接收端通过相关接收解调二进制数字信号.通过对其噪声性能进行理论分析和仿真分析可知,改进方案具有与DCSK相似的噪声特性,在混沌信号源带宽和信息信号长度相同的条件下,改进系统有更快的信息传输速率,并且改善了系统结构,提高了信号在传输中的安全性.     

基于频分复用的无信号内干扰多用户相关延迟键控通信系统

针对传统延迟键控系统误码性能差的缺点,在频分复用的基础上,提出了一种新型的无信号内干扰多用户相关延迟键控通信系统.在所提出的系统中,发送端产生两路正交的混沌信号,并使用串并转换器在一个比特周期内发送多比特信息信号,再将两路正交混沌信号简单加、减法的线性组合以及调制的信息信号通过频分复用的方式实现传输.接收端将接收到的信号分别与对应混沌信号的组合进行相关解调,恢复出发送的多比特信息信号.推导了在Rayleigh衰落信道中系统的比特误码率公式并进行Monte Carlo仿真实验.理论分析及仿真结果均表明:随着用户数增加,系统的误码性能和传输速率得到提升,因此具有较好的实际应用价值.     

WPCN中下行链路能力扩展模型与最大化用户最小速率方法

针对无线供电通信网络的下行阶段缺乏信息传输功能等问题,提出一种基于无线携能通信技术的具有下行链路信息传输能力的网络模型。该模型将一个传输单位分为上、下行两个阶段,在上行阶段,用户发送射频信号进行信息传输,各小区基站完成信息解码任务;在下行阶段,基站通过波束成形技术和多载波技术向用户发送射频信号,各用户通过时分切换或功率分流方式完成信息解码与能量捕获。基于该模型,提出一种最大化最小速率的方法,通过最大化最小用户上行信息传输速率求解各小区内各用户的最优上行发送功率,通过最大化最小用户下行信息传输速率求解各个小区内的基站的最优下行波束成形矢量,实现网络中各用户相对公平的性能最优。仿真结果表明,本文方法提高了用户的最小传输速率。     

正交多用户降噪差分混沌键控通信系统

针对差分混沌移位键控(DCSK)系统传输速率低和误码性能差的缺点,提出一种正交多用户降噪差分混沌键控(OMU-NRDCSK)通信系统。在发送端的参考时隙之后增加了连续的N个信息时隙,并引入希尔伯特变换使得单个信息时隙内可传输2bit用户信息,利用希尔伯特变换优良的正交特性可消除用户间干扰,从而提升系统的传输速率和误码性能。在接收端,引入滑动平均滤波器对接收信号进行平均操作,降低了噪声方差,从而提升了系统误码性能。推导了OMUNRDCSK系统在加性高斯白噪声(AWGN)信道和多径瑞利衰落(RFC)信道下的比特误码率公式并进行了仿真实验。仿真结果表明:在相同条件下,与多用户正交差分混沌键控系统相比,OMUNRDCSK系统的传输速率提升了约50%,误码性能提升了将近3dB。     

60GHz无线通信系统在PPM调制下的信道容量分析

本文主要研究60GHz无线通信系统在高斯信道下的香农信道容量及在脉冲位置调制(MPPM)下的信道容量。理论分析与推导得到香农信道容量与传输距离的关系函数,由MPPM调制原理及高斯信道的数学模型推导系统在MPPM调制下信道容量与信噪比、信道容量与通信距离间的函数关系,利用Matlab仿真,得到不同条件下的关系曲线。研究结果表明,60GHz无线通信系统在高斯信道下的信道容量是通信距离和信噪比的函数,该系统更适合于短距离无线通信。高进制的PPM调制能够显著的提高系统数据传输速率,当数据率相同时,高进制调制的PPM能够提供的可靠通信距离更远。     

多径环境下脉冲超宽带系统的传输性能分析

为分析多径环境下脉冲超宽带跳时多址系统的传输性能,通过研究IEEE ８０２畅１５畅３ a工作组给出的多 径信道参考模型,提出了一个同时存在符号间干扰、符号内多径干扰和多用户干扰的跳时超宽带系统相干解 调的性能分析模型,分别得到了符号内多径干扰、符号间干扰和多用户干扰的方差,且推导得到了系统的误 比特率计算公式,并用计算机仿真验证了公式的有效性。通过计算相邻多径的平均间隔,论证了符号内脉冲 自身多径的干扰是不可忽略的。在不同的信道环境下,以一定误码率要求作为衡量标准,比较了单用户系统 中仅考虑符号间干扰和同时考虑符号内多径干扰及符号间干扰的用户最高传输速率,并分析了多用户系统 中接入不同用户数时对应的平均传输速率的上限。     

一种考虑网络能效优化的队列管理方法

针对网络数据传输过程中传输速率慢、网络能耗高等问题,本文基于混合引力搜索算法HGSA提出了一种队列管理方法.该方法首先给出了网络能效评价指标,以此衡量网络的有效信息容量和传输速率.同时利用混合引力搜索算法来对队列管理方法进行优化.最后通过数学仿真,分析了队列长度、数据包大小等对网络能效的影响,结果证明了该方法具有较好的适应性.     

Performance Analysis of Data Hiding in MPEG-4 AAC Audio

A high capacity data hiding technique was developed for compressed digital audio. As perceptual audio coding has become the accepted technology for storage and transmission of audio signals, compressed audio information hiding enables robust, imperceptible transmission of data within audio signals, thus allowing valuable information to be attached to the content, such as the song title, lyrics, composer’s name, and artist or property rights related data. This paper describes simultaneous low bitrate encodin...     

联合网络编码与预编码方案抗干扰技术

双向中继信道（TWRC）传输模型中,用户通过中继与基站构成的上下行链路进行传输,采用现有的时分方案时,传输时隙数与用户数成正比,并可联合物理层网络编码消除自身信号的干扰;在用户数增多的情况下,不仅增大传输系统复杂度,而且降低了数据传输速率.针对此问题,提出物理层网络编码联合预编码方案,仅利用2个时隙便可完成信息传输,在不影响传输速率的同时,还可提高复用增益且避免了同信道干扰.从中断概率和遍历容量两个角度对这2种方案进行性能分析和比较,结果表明网络编码联合预编码方案在高信噪比情况下,性能更优,且随着用户数的增加,系统性能会得到进一步提高.     

基于线性神经网络的物理层安全波束赋形方案

对物理层安全传输中的安全波束赋形技术进行研究,提出一种新的波束赋形方案。在多输入单输出系统中,将信道估计、信道状态信息反馈、波束赋形设计3个过程合并为一个利用线性神经网络的反向训练过程。利用信道的互易性,由单天线合法接收端发送训练序列,通过神经网络训练得到多天线的发送方保密信号和人工噪声波束赋形的权值。对误比特率和保密容量进行仿真,表明该权值训练方法可行且有效,方案的安全性能非常接近理想信道状态信息条件下的常规安全方案的性能。相比较常规方案,所提方案复杂度显著降低。     

Coordinated multi-point transmission technique in TDD cellular mobile system

小区间干扰是影响未来蜂窝移动通信系统性能的主要因素,如何克服小区间干扰成为系统设计的关键所在。多点协作传输技术通过控制相邻小区之间的干扰,并将原本是干扰的信号转变为有用信息,从理论上突破了单点非协作系统的干扰受限容量,实现了链路可靠性的提高和传输速率的增加。多点协作技术传输技术被认为是降低小区间干扰、提升小区边缘吞吐量和系统吞吐量的更本质更有效的技术。TDD蜂窝移动通信系统中实现多点协作传输技术具有天然的优势：多点协作所需的大量的信道状态信息在TDD系统中通过上下行信道的互易性可以很容易的获得。本文对TDD系统实现多点协作传输的方案以及可能遇到的问题进行了分析,并通过系统仿真结果证明了两者结合所能带来的性能增益。     

基于可见光通信的图像传输系统

针对无线图像传输系统抗干扰能力差、保密性低等问题, 设计并研制了基于可见光通信的图像传输系统。该系统采用51 单片机为主要控制器, 以发光二极管发出的高速调制可见光作为信息载体, 利用光电二极管接收光载波信号, 并通过PC 机获得图像信息, 实现了基于可见光通信的无线图像传输。实验结果表明,该系统抗电磁干扰能力强、成本低、功耗小、安全性好, 在通信距离为0. 7 m 时, 其最大位传输速率为0. 1 Mbit/ s, 误码率小于10-5 , 有效克服了现有图像无线传输系统的固有问题, 是短距离无线通信技术很好的补充, 具有很好的应用前景。     

基于LVDS总线的数字信号源设计与实现

针对如何实现高速数据传输的问题,设计了基于LVDS总线的数字信号源。LVDS是一种高速传输技术,利用低压差分信号进行数据传输,具有低功耗、低误码率、低串扰和低辐射的特点。设计以FPGA作为控制核心,并以DS92LV18实现LVDS信号的传输。试验表明采用LVDS技术作为功能卡之间的数据传输方式,可以很好的实现卡之间的高速数据传输。该信号源可实现输出PCM数字信号,输出的信号由上位机软件设定。     

多通道信息融合技术的研究

在数字信号处理的过程中 ,利用信息科学原理建立了多通道信息融合的数学模型 并采集了车辆变速箱的多通道振动信号 ,计算其Shannon熵、信息含量效率和信息冗余 ,并对信号进行剔除 ,再对其进行多通道的信息融合 ,以获得比单一通道精度更高的信号特征 ,大大提高了识别被测物体的特征的能力     

部分反馈信息下多用户多输入多输出下行链路的容量优化

针对多用户多输入多输出下行链路中，基于部分信道状态信息反馈的联合发送方法不能有效抑制多用户间相互干扰的问题，提出了一种支持各用户信号独立检测的多用户联合发送方案．该方案只需要各用户信道响应矩阵的主右奇异向量作为反馈信息，在计算预处理矩阵时引入正变化操作，与已有方案相比，在增加少量前馈信息的条件下，可以最小化多用户问相互干扰，提升系统容量．仿真结果表明，所提出的方案能够提高检测信干噪比，降低系统的平均误码率，在发送、接收天线数为4、平均发送信噪比为20dB时，系统容量比无正交化时提高了1倍以上．     

水下声成像彩色图像终端

本文介绍一种用于水下声成像系统中的彩色图像终端。它可以实时处理数据率为375KB/S以上的成像信号,能对C—Mode和B—Mode两种工作方式产生的图像信号进行内插处理;在B—Mode工作时能快速实时地进行座标变换,通过彩色编码器能将灰度信息转成伪彩色显示;画面上能同时显示各种成像参数和标尺数据。图像终端采用光栅扫描体制,图像存贮器的容量达512~KBIT,字符和参数值及同步控制信号由TP—805微机给出。