室内可见光通信高精度定位系统设计

基于接收信号强度算法的可见光室内定位系统具有结构简单的特点,但是由于漫反射信道、系统噪声等因素,其定位精度受到很大限制,为此提出使用人工神经网络对室内可见光信道参数进行学习,拟合室内信道参数的真实值,实现高精度定位。首先,使用CDMA调制技术消除室内可见多参考点光通信带来的码间干扰问题,CDMA解扩信号经过归一化操作后输入人工神经网络对坐标函数进行训练,使之拟合室内可见光通信信道参数,估计出接收机到各个LED参考点之间的空间距离。其次,由于神经网络训练数据噪声及接收机信号噪声会影响定位精度,我们提出使用Newton-Raphson迭代法,进一步逼近测试点的真实坐标。实验结果表明,在1 m×1 m×1. 2 m的室内可见光通信定位系统模型中,本系统在二维定位应用时平均定位误差为0. 87 cm;在三维定位应用时平均定位误差为1. 47 cm。本文提出的基于接收信号强度的可见光室内定位系统,使用CDMA调制技术,接收信号经过解扩后输入人工神经网络对信道参数进行距离估计,为了进一步地减小噪声等随机过程带来的定位误差,提出一种定位专用的定位坐标解迭代逼近算法,结果表明本系统在二维定位及三维定位均可实现很高的定位精度。     

超低照度下的可见光物联网终端设计

针对物联网的广覆盖、多连接的应用需求,研究了超低照度下的可见光通信技术。采用LED照明灯发送红外协议格式的可见光信号时,调制深度小于0.625%时人眼觉察不到闪烁。参考朗伯光源辐射模型,模拟了一个30 m×2.1 m×2.6 m的室内可见光通信场景,仿真结果表明调制深度为0.46%时使用20×12阵列的9.7 W LED照明灯作为发射装置,其有效光信号覆盖范围可达616 m~2。在实验室搭建了可见光智能家居系统,测试遥控机器人对该信号响应准确率为100%时的最远距离,实验测试结果为14.3 m,与仿真运算结果14 m间相对误差约为2%。     

基于智能手机的快速可见光室内定位系统

基于智能手机的可见光定位不仅定位精度高,还兼具了可见光通信与移动互联网的优势。由于图像处理的高计算复杂度,现有系统定位速度较低无法支持实时导航。论文提出了一种快速和高精度的可见光室内定位系统,通过设计无闪烁线路编码方案和轻量级图像处理算法降低定位时延,同时还具有抑制调制闪烁和支持多级调光的优点。市售Android智能手机完成了原型系统开发和现场测试,实验结果显示,系统平均定位精度可达到7.5 cm,定位时间可低至22.7 ms(单灯)和35.7 ms(双灯),可支持移动速度高达18 km/h的实时室内导航。     

基于手机摄像头的可见光寻书导航系统

针对在大型图书馆内寻书难的问题设计了一种基于手机摄像头的可见光寻书导航系统,该系统将LED可见光通信技术应用于图书馆内寻书导航中,并创新性的采用手机摄像头为LED可见光通信技术的接收端。配合使用自主设计的手机寻书软件,可实现图书馆内精确定位和实时导航,有效解决了寻书难的问题。     

樽海鞘群算法在可见光通信调制器的应用

针对可见光多载波通信系统传输速率低、帧间干扰大的问题,采用改进的樽海鞘群算法对可见光多载波通信系统的调制器算法进行优化,以提高可见光通信的数据传输速率。该文详细分析了可见光通信系统的多载波调制器,全面考虑了相关调制系统的重要参数集,并给出合理的质量评价函数。将布谷鸟搜索算子引入樽海鞘群算法以增强其全局搜索能力,最终利用改进的樽海鞘群算法对可见光通信多载波调制器做优化。仿真实验结果表明,运用樽海鞘群算法能够对可见光通信多载波调制系统的参数进行优化,提高可见光通信的传输速率。     

基于LED可见光波分复用的音频传输演示仪

利用LED高频率闪烁的响应特性,设计了一种基于LED可见光波分复用的音频传输演示仪。波分复用是让不同波长的可见光同时加载不同信号,通过同一信道传输信息的通信技术。本装置实现了可见光通信技术和波分复用技术的结合,可以大大提高可见光通信的效率。装置亦可用于课堂演示。     

空间激光通信研究现状及发展趋势

综述了空间激光通信的技术优势,总结了国外主要空间激光通信系统运行计划和相应的参数指标,重点介绍了空间激光通信技术在美国、欧洲、日本的研究现状,给出了激光通信的关键技术。指出了未来的空间激光通信技术不仅会使通信速率越来越高,其通信模式也会从点对点单一通信模式向中继转发和构建空间激光通信网络方向发展。最后对我国空间激光通信技术的发展作了简要介绍。     

基于白光LED照明光源的室内VLC系统

LED照明与可见光通信技术相结合,构建出基于LED可见光无线通信系统。对室内VLC(Visible Light Communication)系统的白光LED光源特性和系统信道模型分析,提出照明光源布局设计与接收光功率分布的关系;对强度调制直接检测方式的室内VLC系统中信噪比和多径效应引起的码间串扰分析,提出采用光分集接收技术克服码间串扰和提高信噪比,并给出光检测器阵列布局的模型。建立VLC系统仿真模型,给出OOK-NRZ (On-Off Keying & Non-Return Zero)和OOK-RZ(On-Off Keying & Return Zero)调制方式的误码率和均方根时延扩展之间的关系曲线。仿真结果表明,接收光功率相同时,均方根时延扩展时间大于1.0 ns时,OOK-RZ特性优于OOK-NRZ。     

基于混合通信的海洋环境综合监测系统软件设计

水文气象观测是海洋环境观测的重要内容,为适应不同观测环境下的通信需求,以卫星通信技术、串行通信技术、以太网络技术等混合通信模式为基础,研究设计了基于混合通信的海洋环境综合监测系统。系统采用XZY3型气象数据采集器、SCA11型浮子水位计采集水文气象数据,通过混合通信模式完成数据对接,实现了数据分析、通信协议转换、对外数据通信、数据图形化显示和数据库存储等功能。该系统能够准确实时的显示水文气象观测数据,完成与不同终端设备的实时数据通信。     

基于云计算的统一通信警务协同研究与应用

针对统一通信的资金高投入,为了提高统一通信的普及性,提出了托管型统一通信方案;整体方案基于云计算架构,由业务层、呼叫控制层、终端接入层和业务与网络管理层组成,同时分析了统一通信业务,包括基本语音业务、多媒体会议、协同类业务、统一消息、终端业务等;研究了统一通信语音网关,设计中继网关提高组网能力,设计接入网关扩展终端业务;探索了云架构的实现技术,包括P2PSIP技术、虚拟化技术、视频编解码技术等;P2P架构能够使系统动态适应节点失效的情况,提高整个系统的可靠性与鲁棒性;针对线路可提供带宽的不确定性及不稳定性,为保证视频质量,视频会议采用可伸缩视频编码技术;研究成果应用于公安智能警务协同系统,提高了语音系统的用户感知;同时分析了行业现状,展望了未来前景。     

语音通信降噪研究

语音通信系统中，语音通过信道传输将不可避免地引入码间串扰和信号畸变，同时受到噪声污染。本文在分析自适应盲均衡算法CMA(constant modulus algorithm）和改进盲均衡算法的基础上，考虑到自适应盲均衡技术在语音噪声控制方面能力有限，将自适应盲均衡技术与小波包掩蔽阈值降噪算法联合使用，形成一种基带语音增强新方法。仿真试验结果显示自适应盲均衡技术可以使星座图变得清晰而紧凑，有效减小误码率。研究证实该方法在语音信号ISI和畸变严重情况下，在白噪及有色噪声不同的噪声环境中都具有稳定的降噪能力，消噪同时可获得汉语普通话良好的听觉效果。     

空间激光通信及其关键技术

通信领域中激光通信技术由于自身的优越性得到了广泛的应用。通过将空间激光通信与微波通信比较，介绍空间激光通信的优点：大容量、低功耗及体积小、质量轻等。叙述空间激光通信的基本原理。重点阐述空间激光通信系统大功率光源技术、高灵敏度抗干扰光信号接收技术、通信链路的快速及精确的捕获、跟踪和瞄准技术等关键技术。激光通信可广泛应用于军事、经济等各个领域，必将有广阔的发展前景。     

Quantum broadcast communication

Broadcast encryption allows the sender to securely distribute his/her secret to a dynamically changing group of users over a broadcast channel. In this paper, we just take account of a simple broadcast communication task in quantum scenario, in which the central party broadcasts his secret to multi-receiver via quantum channel. We present three quantum broadcast communication schemes. The first scheme utilizes entanglement swapping and Greenberger--Horne--Zeilinger state to fulfil a task that the central party broadcasts the secret to a group of receivers who share a group key with him. In the second scheme, based on dense coding, the central party broadcasts the secret to multi-receiver, each of which shares an authentication key with him. The third scheme is a quantum broadcast communication scheme with quantum encryption, in which the central party can broadcast the secret to any subset of the legal receivers.     

近程高速水声毫米波通信仿真与试验验证*

水声信道的严重双扩特性极大地限制了水声高速通信的稳健性。针对近程高速水声通信技术的需求,该文基于水声毫米波频段,提出了一种基于超奈奎斯特发射技术及高阶调制技术的单载波的水声毫米波通信技术。而超奈奎斯特发射技术以及高阶调制给接收机带来了极大的挑战:一是超奈奎斯特发射技术引入了严重的符号间干扰,二是高阶调制系统的符号检测对信道估计的精度要求很高。针对以上问题,该文提出了一种基于迭代信道估计技术的迭代软反馈DFE接收机技术。仿真实验表明:采用128QAM高阶调制时,在较为严重的多途衰落信道条件下,采用所提出的接收机可以在15 dB时实现无误码传输。信道水池试验证明:当通信带宽为300 kHz,通信符号率为300k符号/秒且采用64QAM调制时,在发射平台慢速运动的条件下可以实现900 kbps的净数据率,其相应的频谱利用率高达6 Bits/s/Hz。     

量子直接通信

量子直接通信是量子通信中的一个重要分支, 它是一种不需要事先建立密钥而直接传输机密信息的新型通信模式. 本综述将介绍量子直接通信的基本原理, 回顾量子直接通信的发展历程, 从最早的高效量子直接通信协议、两步量子直接通信模型、量子一次一密直接通信模型等, 到抗噪声的量子直接通信模型以及基于单光子多自由度量子态及超纠缠态的量子直接通信模型, 最后介绍量子直接通信的研究现状并展望其发展未来.     

无线激光通信技术的军事应用

无线激光通信技术凭借其技术优势,在军事通信中有广泛的应用前景。本文介绍了无线激光通信技术的原理,并说明了其军事应用成果。     

Quantum secure direct communication and deterministic secure quantum communication

In this review article, we review the recent development of quantum secure direct communication (QSDC) and deterministic secure quantum communication (DSQC) which both are used to transmit secret message, including the criteria for QSDC, some interesting QSDC protocols, the DSQC protocols and QSDC network, etc. The difference between these two branches of quantum communication is that DSQC requires the two parties exchange at least one bit of classical information for reading out the message in each qubit, and QSDC does not. They are attractive because they are deterministic, in particular, the QSDC protocol is fully quantum mechanical. With sophisticated quantum technology in the future, the QSDC may become more and more popular. For ensuring the safety of QSDC with single photons and quantum information sharing of single qubit in a noisy channel, a quantum privacy amplification protocol has been proposed. It involves very simple CHC operations and reduces the information leakage to a negligible small level. Moreover, with the one-party quantum error correction, a relation has been established between classical linear codes and quantum one-party codes, hence it is convenient to transfer many good classical error correction codes to the quantum world. The one-party quantum error correction codes are especially designed for quantum dense coding and related QSDC protocols based on dense coding.      

Measurement-device-independent quantum secure direct communication

Quantum secure direct communication(QSDC)is a unique technique,which supports the secure transmission of confidential information directly through a quantum channel without the need for a secret key and for ciphertext.Hence this secure communication protocol fundamentally differs from its conventional counterparts.In this article,we report the first measurement-deviceindependent(MDI)QSDC protocol relying on sequences of entangled photon pairs and single photons.Explicitly,it eliminates the security loopholes associated with the measurement device.Additionally,this MDI technique is capable of doubling the communication distance of its conventional counterpart operating without using our MDI technique.We also conceive a protocol associated with linear optical Bell-basis measurements,where only two of the four Bell-basis states could be measured.When the number of qubits in a sequence reduces to 1,the MDI-QSDC protocol degenerates to a deterministic MDI quantum key distribution protocol.     

Quantum broadcast communication with authentication

Two simple quantum broadcast communication schemes are proposed.A central party can broadcast his secret message to all the legitimate receivers simultaneously.Compared with the three schemes proposed recently (Wang et al.2007 Chin.Phys.16 1868),the proposed schemes have the advantages of consuming fewer quantum and classical resources,lessening the difficulty and intensity of necessary operations,and having higher efficiency.