一种降低IM/DD O-OFDM系统峰均比功率的低复杂度SLM方案

抑制高峰均功率比(PAPR)是强度调制/直接检测(IM/DD)光正交频分复用(O-OFDM)系统面临的一个挑战,选择性映射(SLM)是有效降低PAPR值的经典算法。提出一种改进的SLM方案,该方案利用离散多音调制(DMT),通过一次快速逆傅里叶变换(IFFT)和循环移位相加运算获得多个候选信号,达到降低计算复杂度的目的。仿真和实验结果表明,所提出的SLM方案在保证获得较好的PAPR抑制性能的前提下,显著地降低了计算复杂度,同时提高了系统接收灵敏度。     

基于压扩变换的60GHz正交频分复用光载无线通信系统实验研究

提出并实验研究了在60GHz正交频分复用(OFDM)-光载无线通信(ROF)系统中采用压扩变换技术降低OFDM信号峰值平均功率比(PAPR),并提高系统的接收灵敏度。实验结果表明,携带基于压扩变换的2.5Gb/s60GHz的OFDM-ROF信号经标准单模光纤传输50km后,在无色散补偿和误码率为10-3的条件下,当入纤功率为12dBm时,系统接收灵敏度提高约2.3dB,并且当互补累积分布函数(CCDF)为10-4时,OFDM信号的PAPR下降约3dB。     

基于群智能算法的光OFDM系统PAPR抑制

针对相干光正交频分复用(OFDM)系统中峰值平均功率比(PAPR)高的问题,对粒子群算法(PSO)、蝙蝠算法(BA)和鸟群算法(BSA)等几种群智能算法进行了研究,采用群智能算法优化OFDM符号的子载波相位,达到降低PAPR的目的。同时,通过动态调整认知系数和学习因子,分别对蝙蝠算法和鸟群算法进行了改进。对100Gb/s、二进制正交振幅调制(4QAM)的相干光OFDM系统的仿真实验表明,PSO、BA、BSA三种智能算法都能有效降低系统的PAPR,且改进BSA和改进BA与原始信号相比可使PAPR分别降低约5.11dB、5.48dB,具有更好的抑制效果;采用群智能算法优化后,系统误码率性能也得到提高,且随着光信噪比的增大,性能提高更加明显。     

利用时空混沌同步进行数字加密通信

提出一种利用时空混沌同步的计算机网络数字加密通信方案,并用软件实现了语音双工实时密码通信.在该方案中,收、发端两个单向耦合映射格点(OCOML)系统被同一混沌信号所驱动而达到同步,其时空混沌输出信号分别用作加密和解密的密钥序列,OCOML的耦合参数为系统的主密钥.系统的主要优点是传输效率高,便于用软件实现实时通信,且通信的安全性获得了改善. 关键词： 时空混沌同步 密码系统 传输效率     

Sample indexed spatial orthogonal frequency division multiplexing

Optical spatial modulation(OSM) is a multiple-transmitter technique that can provide higher data rates with low system complexity as compared with single-input single-output systems. Orthogonal frequency division multiplexing(OFDM) is widely implemented to achieve better spectral efficiency in wireless channels. Asymmetrically clipped optical OFDM(O-OFDM) and DC-biased O-OFDM are two well-known O-OFDM techniques suitable for intensity-modulation direct-detection optical systems. In this work, sample indexed spatial OFDM(SIS-OFDM) is proposed to combine OSM and O-OFDM in a novel way and achieve significant performance gain. By assigning time-domain samples of the O-OFDM transmit symbol to different transmitters, SIS-OFDM achieves much better spectral efficiency and reduces computational complexity at the transmitter as compared with previous work that combines OSM with O-OFDM in the frequency domain. We also consider the impact of optical source biasing on overall performance, and the relative performance of imaging receiver(ImR) versus non-imaging receiver(NImR) design for our proposed SIS-OFDM technique. Results indicate that for an Ntx × Nrx multiple-input multiple-output configuration where Ntx = Nrx = 4, SIS-OFDM using ImR can achieve up to 135 dB of signal-to-noise ratio gain over comparable system using a NImR. Also, using Nsc number of O-OFDM subcarriers provides up to Nsc × log2(Ntx) additional bits per symbol of spectral efficiency over techniques that combine OSM and O-OFDM in the frequency domain.     

光相位调制器和光强度调制器产生40GHz光载OFDM毫米波信号的传输性能比较

实验研究了分别采用光相位调制器和光强度调制器产生40GHz光载正交频分复用(OFDM)信号的毫米波光纤无线通信(ROF)系统,并比较了二者的传输性能。在中心站,将20GHz的射频(RF)正弦波信号与2.5Gb/s的OFDM信号混频后驱动相位调制器或强度调制器进行双边带(DSB)调制,产生的光载OFDM信号的毫米波经标准单模光纤(SSMF)传输到基站。在基站,经光纤布拉格光栅(FBG)滤除中心载波后的光调制信号经光电检测器转换成电调制信号,再与射频信号混频,恢复出基带OFDM信号,而分离出来的中心载波信号可以用于实现波长重用。实验验证了OFDM信号峰值-平均(峰均)功率比大小对系统误码率的影响。实验结果显示,在大入纤功率情况下,相位调制和强度调制产生的毫米波光信号经过50kmSSMF传输后,其功率代价分别为小于0.5dB和大于1dB。说明光相位调制器产生光载毫米波加载OFDM信号在光纤中的传输性能优于光强度调制器。     

三维可逆混沌映射的图像加密算法

提出了一种三维可逆混沌映射图像加密算法。基于Line map二维混沌可逆映射,推导了该三维可逆映射的数学表达式。将灰度图像用一个三维矩阵数据描述,并按照所提出的算法将其组成一个二维的二进制图像。首先对此图像应用Line map二维混沌可逆映射进行像素置乱处理,然后再将置乱后的二进制图像还原成十进制的灰度图像,这样就得到了加密后的图像。所提出的方法可以通过一次三维可逆混沌映射同时实现图像加密的两个步骤,即像素置乱和像素混淆。仿真实验结果表明了该算法的有效性,且加密速度快、安全性高、简单易行。     

湍流信道下差分索引移位键控直流偏置光OFDM

针对现有光无线正交频分复用（OFDM）索引调制均需接收端已知信道状态信息的问题，通过构建满足差分运算的时频弥散矩阵进行索引映射，提出了一种差分索引移位键控光OFDM方案。推导出了该方案在最大似然准则下的平均误码率上界，并与子载波索引移位键控直流偏置光OFDM(SISK-DCO-OFDM)系统进行了性能对比。其次，依据差分信号的特点，构造了一种适用于机器学习的差分信号特征向量，并结合径向基神经网络提出了一种多分类检测器，有效降低了译码复杂度。结果表明，所提差分索引方案有效避免了复杂的信道估计，同时在高信噪比下获得了近似SISKDCO-OFDM的误码性能。所提检测器取得了近似差分最大似然检测算法的误码性能，而且复杂度大大降低，例如当子载波块长度为2和4时，所提检测器的复杂度分别降低了16.67%和70%。     

基于动态混沌映射的三维加密正交频分复用无源光网络

提出了一种基于混沌映射的三维加密正交频分复用无源光网络保密通信系统.该系统通过相关性检测锁定收发端混沌系统参数,实现收发双方混沌系统同步;并利用同步混沌系统生成密钥,实现符号扰动以及二重子载波加密.该加密方案的密钥空间超过10~(86),能够有效对抗穷举攻击.实验实现了13.3 Gb/s基于64进制正交幅度调制的加密正交频分复用信号在25 km标准单模光纤中的传输,并完成了信息的有效解密.     

基于光梳状波的相干光正交频分复用-无源光网系统的算法

研究了基于光梳状波的正交频分复用-无源光网(OFDM-PON)下行相干检测实验系统的结构和数字信号处理算法,采用多波长的光梳状波发生器作为光线路终端光源,其中一个波长作为传输OFDM信号的信号光,相邻的光波长作为本振光。基于该系统,光网络单元端的相干接收可以实现光相位噪声抵消。由于没有载波偏移和光相位噪声,数字信号处理过程被简化。比较了导频辅助(PA)算法、最大似然(ML)算法和PA+ML算法3种相位估计算法的性能。研究结果表明,PA+ML算法能获得更好的性能,可以将导频子载波的数目减少至2,并且接收机灵敏度可提高至-30dBm。该OFDM-PON系统的硬件和软件设计有望成为下一代光接入网络的解决方案。     

基于伪对称序列的OFDM-PON系统载波间干扰抑制算法EI北大核心CSCD

受多种光纤非线性因素的影响,基于正交频分复用(OFDM)技术的无源光网络(PON)会受到较为严重的载波间干扰(ICI)。为了抑制OFDM-PON系统中的上述问题,构造了一种新的伪对称序列(PST),并提出将该问题转化为求解两个Toeplitz子系统,然后对其中一个子系统的解进行预处理,将其转化为另一子系统的输入,之后利用最小二乘准则对子系统求解,从而达到抑制载波间干扰的目的。在算法实现过程中,利用所构造序列的伪对称特性和快速傅里叶变换(FFT),避免了高阶矩阵直接求逆,从而提升了算法实时性。仿真结果表明,该方法不仅能够有效抑制OFDM-PON系统的载波间干扰,而且能有效提升该算法的实时性能。     

基于频率调制恒定包络的ACO-OFDM系统PAPR抑制方法

为了抑制因LED的非线性特性所导致的可见光通信系统中正交频分复用信号(OFDM)的峰均功率比出现上升的问题,提出了一个频率调制恒定包络的OFDM技术。对来自源的串行输入比特序列进行并行转换,将其映射到正交调幅星座点;为了在电-光转换之前对OFDM信号进行频率调制,将OFDM信号中的突变幅度应用到LED以产生恒定包络信号;为保持LED处于其线性工作区域中,通过逐步增加功率回退的方式选择最佳偏置点,使LED进入非饱和状态。仿真结果表明,方法的系统总衰减明显降低,与其他类似方法相比,其功率回退系统的误差向量幅度和比特误码率表现更佳,系统整体性能改善明显。     

100Gb/s高速PDM-CO-OFDM系统峰值平均功率比抑制性能研究

利用迭代部分传输序列(IPTS)限幅算法实现100Gb/s高速偏振模复用相干光正交频分复用(PDM-CO-OFDM)系统峰值平均功率比(PAPR)抑制,并对其PAPR、误码率(BER)及非线性性能进行了分析。仿真结果表明,与限幅算法相比,IPTS限幅算法不仅可以进一步降低PAPR,还可以减小光纤的非线性效应,从而提高系统BER性能。当互补累积分布函数(CCDF)等于0.0001时,IPTS限幅算法的门限值比限幅算法的优化了0.62dB。与原始信号相比,IPTS限幅算法的最大峰值功率降低了2.63dBm。相同条件下,IPTS限幅算法在光信噪比(OSNR)为12.28dB时,BER即可达到10-3,而限幅算法的最小BER仅为1.55×10-3。当发射功率等于-1dBm时,IPTS限幅算法的Q值与限幅算法相比提高了0.28dB。     

基于外调制器的可控八倍频光载毫米波生成技术研究

采用了二加一的结构,提出了一种基于三并联集成马赫-曾德尔调制器(MZM)、可应用于毫米波光载无线通信(RoF)系统的新型高质量八倍频光载毫米波信号生成方案。该方案通过利用两个子马赫-曾德尔调制器(subMZMs)间射频(RF)驱动信号的电相位差为90来很好地消除两种冗余边带,再使用第三个子马赫-曾德尔调制器(sub-MZM)的偏压调整来获取最佳信号。仿真结果表明在不采用任何光或电滤波器的情况下,常规消光比(30dB)时,射频杂散抑制比(RFSSR)可以达到38.3315dB。而在理想消光比(100dB)时,光边带抑制比(OSSR)最高可达61.22878dB。该方案在理想和常规消光比下均能得到高质量的毫米波信号。     

基于光梳状谱发生器和注入锁定本地激光器的相干正交频分复用无源光网络系统

提出一种基于光梳状谱发生器(OFC)和注入锁定本地激光器的相干正交频分复用无源光网络(OFDM-PON)系统,通过理论计算及实验得出OFDM信号功率、本振光(LO)功率和注入比的最佳值。并对经过25 km单模光纤(SMF)传输后用半导体光放大器(SOA)、宽线宽从属激光器和窄线宽从属激光器提供外差接收本振光波的3种下行传输方案的误码率(BER)性能进行对比。实验结果表明激光器注入锁定不仅可以改善接收灵敏度,而且接收性能不受从属激光器固有线宽的影响,并能为上行传输提供相干光源。因此系统成本大大降低,为光相干检测技术在接入网和数据中心互联中的应用提供了可能性。     

基于离散正弦/余弦变换DC-DMT的可见光通信系统性能研究

结合离散正弦变换(DST)和离散余弦变换(DCT),提出一种新的DST/DCT直流偏置-离散多音频(DCDMT)调制方案。在不增加系统复杂度的情况下,该方案可拓展独立子载波的个数,有望提高可见光系统的传输速率。通过推导该调制方案下的误码率表达式及该调制信号峰均功率比(PAPR)的互补累积分布,分析了限幅噪声对离散多音频(DMT)、直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)及非对称限幅光正交频分复用(ACO-OFDM)可见光系统误码率的影响。研究结果表明,理论分析的误码率与仿真结果一致,在相同的传输速率下所提方案误码率更低;PAPR的互补累积分布与调制阶数无关,但随子载波数N增加而增大,在N较大时理论分析与仿真结果吻合。误码率仿真结果表明,相同传输速率下DST/DCT DC-DMT与DCO-OFDM在低信噪比时误码率性能相当,均优于脉冲幅度调制-离散多音频(PAM-DMT)、DC-DMT及ACO-OFDM;在高信噪比时,限幅噪声会使系统误码率增大。     

一种光正交频分复用系统的联合相位均衡方法

正交频分复用（OFDM）技术加相干接收与数字信号处理法(DSP)的组合是超长距离光通信的理想模型。光OFDM系统对相位噪声十分敏感,必须对相位噪声进行补偿。提出一种基于正交小波基变换的光OFDM系统的联合相位均衡方案。该方案将块状导频周期性地插入OFDM信号,在接收端利用导频信息首先消除各个子载波的公共相位误差,然后采用自适应均衡方式消除每个子载波自身相位误差。仿真结果表明,对于二进制正交振幅键控(4QAM)调制信号,在采用常规的G.652光纤、100 Gb/s的相干光OFDM系统中,该联合相位补偿方法可使信号在满足传输系统的误码性能要求下,传输距离达到1000 km。     

一种新的数字图像加密算法

利用混沌原理,提出了一种新的二维可逆混沌映射,通过对图像的拉伸和折叠处理,实现了图像的混沌加密。首先按照扫描与插入原则将原始图像拉伸为一条直线,然后按照原始图像的大小,将直线折叠为一个新的图像。映射包括左映射和右映射两个子映射,将密钥设计为二维混沌映射的左映射和右映射的组合。仿真结果表明,图像在加密与解密前后没有信息缺失,且具有较好的安全性。     

利用光参变放大同时实现双波长全光判决的实验研究

为了能够对多路光信号同时实现整形再生,提出了一种在高非线性光纤(HNLF)中利用单抽运光参变放大(OPA)同时实现双波长全光判决的实验方案。该方案基于一段500m长的HNLF,输入信号为两路不同波长的10Gb/s伪随机归零(RZ)码信号,抽运光为10GHz的时钟脉冲。信号光与抽运光在HNLF中发生参变过程,通过两个光带通滤波器,分别滤出两路闲频光波长信号,可以在同一段HNLF中同时实现双波长全光判决。实验中,对两路10Gb/s伪随机归零码信号进行了恶化,以仿真长距离传输损耗及失真,恶化后信号的消光比(ER)分别为9.17dB和8.27dB,判决后的信号ER分别提高到12.8dB和12.66dB。通过实验论证了一种双波长全光判决的实现方案。     

离散Arnold变换改进及其在图像置乱加密中的应用

为了改善传统二维Arnold变换用于图像置乱加密的效果,提出了离散Arnold变换的改进方法,并将其用于图像置乱加密测试研究.该方法利用现有离散标准映射的构造思想,将传统离散二维Arnold变换表达式中第一个变换表达式所对应变换结果非线性融入第二个变换表达式,实现经典离散二维Arnold变换的非线性去拟仿射化修改,以便快速改善图像置乱加密效果.数学证明改进方法不再保持现有离散二维Arnold变换所具有的拟仿射不变性,但是改进变换仍是一种具有周期性的可逆映射,将其用于图像置乱加密时,利用其周期性或逆变换能恢复置乱前原图像.大量实验结果表明,本文所建议的改进方法是有效的,相比现有的离散Arnold变换更具有实用价值意义.