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期刊信息/Journal information
光通信研究
武汉邮电科学研究院企管部
光通信研究

武汉邮电科学研究院企管部

毛谦

双月刊

1005-8788

bjb@wri.com.cn

027-87691537

430074

武汉市洪山区邮科院路88号

光通信研究/Journal Study on Optical CommunicationsCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是武汉邮电科学研究院主办的光通信专业刊物，是我国最早创办的以高新技术光纤通信为内容的科技期刊。宗旨为在坚持党的基本路线原则的前提下，活跃光通信领域的学术研究和技术交流，促进我国光通信事业的发展。主要刊载光通信领域的学术论文、研究成果的技术报告、工程设计技术方案、施工及维护经验，综述国内外光纤通信技术的最新进展和有关理论及最新动态等。面向从事光纤通信工作以及相关学科的科研、设计、生产、施工、维护等方面的科技人员和大专院校师生。本刊是湖北省、信息产业部优秀科技期刊，中文核心期刊。
正式出版
收录年代

    基于FMF的两模式单通道1 000 km MDM传输

    王心怡王晨王凯辉丁俊杰...
    1-6页
    查看更多>>摘要：[目的]随着第五代移动通信技术(5G)、物联网和云计算等信息化带宽消耗型业务的不断涌现,人们对信息高速传输的需求急剧增长.然而由于固有的非线性效应,单模光纤的传输容量已逼近香农极限,其将不再能满足人们对于超高速大容量传输的需求.解决传输容量问题成为当务之急.为了解决大容量通信系统的需求与长距离高速传输等问题,文章搭建了两模式单通道的C波段少模光纤(FMF)传输系统.[方法]在发送端,使用任意波形发生器将数字信号转换为电信号,驱动正交(IQ)调制器对光载波进行调制.调制的信号同时使用模分复用(MDM)和偏振复用(PDM)两种复用技术进行传输.为了实现1 000 km的双模信号长距离传输,文章构建了一个双循环回路系统,信号每通过一次环路都将通过一段50 km长的FMF.在传输到目标距离后,由耦合器输出到解复用模块,相干光接收机对解复用的调制信号进行零差检测.最后,存储到示波器进行离线数字信号处理(DSP).依次对信号进行频域色散补偿、下采样、时钟恢复和最小均方算法,恢复出原始信号.[结果]文章发现,在实验中各信道光信噪比(OSNR)所处的区间内,低信噪比(SNR)情况下误码率(BER)接近理论信道结果,高SNR情况下BER为1×10-2时与理论值相差2.5 dB.文章分别测试了背靠背(BTB)和250、500、750以及1 000 km下LP11a和LP11b两种模式的BER,在所有距离下的BER均低于实验中设定的28％冗余的低密度奇偶校验码(LDPC)的软判决前向纠错(SD-FEC)门限(5.2×10-2).1 000 km传输后的BER分别为1.7×10-2和1.8×10-2,总净传输速率为400 Gbit/s.[结论]文章演示了 32 Gbaud MDM-PDM 16进制正交振幅调制(QAM)的宽带C波段信号在1 000 km的两模式单通道FMF系统中的传输.在接收端,利用先进的多输入多输出(MIMO)DSP算法进行信道均衡,得到的两模式BER分别为1.7 × 10-2和1.8×10-2,均低于28％冗余的LDPC SD-FEC门限.传输结果达成了基于FMF传输400 Gbit/s的净传输速率国内纪录,并突出了 FMF在大容量远距离传输方面的潜力.

    光纤通信模分复用偏振复用少模光纤

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    30 Tbit/s DP-16QAM传输系统中基于机器学习的非线性均衡方法

    范润哲杨超罗鸣
    7-12页
    查看更多>>摘要：[目的]采用机器学习的方法对30 Tbit/s(60 × 500 Gbit/s)奈奎斯特双偏振—16进制正交幅度调制(DP-16QAM)在G.654E光纤中传输6 300 km传输系统的传输结果进行非线性均衡,降低传输误码率(BER).[方法]借鉴卷积神经网络的"感受野"机制,设计"卷积核"大小,根据划分采样数据构造数据集.选取并调试合适的参数构造人工神经网络.采集在C波段的不同波长、不同光信噪比和不同入纤功率发送和接收一一对应的数据,参照经典全连接神经网络结构,根据数据集数据结构来构建神经网络,并对实部和虚部分别进行网络拟合,训练完成后将测试数据集送入网络,在这3个方面分别进行计算并与传统方法进行比对.[结果]文章采用两种神经网络拟合了 C波段频率在191.562 5～195.987 5 THz 60个不同波长传输条件下的传输BER,在与最大似然序列估计(MLSE)算法的对比中,网络1和网络2 BER分别平均降低了 23％和41％.在数据中选择了频率为193.812 5 THz的光进行入纤功率范围为14～19 dBm的计算,网络1和网络2 BER分别平均降低了 32％和52％.在不同光信噪比下,网络1和网络2 BER分别平均降低了 30％和57％.[结论]引入的两种神经网络在相干传输系统的非线性均衡中都有不俗的表现.同时,网络层数和节点数会共同影响拟合结果,一般说来,增加层数和节点数可以获取更好的拟合效果,但与之对应的便是模型参数的增多、占用空间的增大和训练时间的增长,所以在应用中应考虑实际情况,在拟合效果和模型属性中进行取舍.

    非线性均衡机器学习神经网络大容量传输人工智能高速光通信

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    基于放大器优化的无中继通信系统研究

    吴俊宇敖学渊邓磊戴潇潇...
    13-19页
    查看更多>>摘要：[目的]传统无中继通信系统中需要使用分布式拉曼泵浦放大器和遥泵放大器,而分布式拉曼泵浦放大器和遥泵放大器均需要使用高功率泵浦激光源,并且会提高无中继通信系统光学链路复杂度.针对这一问题,文章提出了使用高功率掺铒光纤放大器(EDFA)取代无中继通信系统中的前向分布式拉曼泵浦放大器的无中继通信系统架构.[方法]文章通过VPI仿真平台建模分析比较了所提无中继通信系统架构的传输性能并进行了实时无中继通信传输实验验证.[结果]仿真结果表明,使用高功率泵浦提高信号光入纤功率能够实现传统无中继通信系统中的前向拉曼泵浦放大增益效果,并且更适合配合波分复用(WDM)技术实现更高速率的无中继通信传输.通过实验还证实了采用仅使用EDFA泵浦放大结构的无中继通信系统能够实现500 km跨度距离10 Gbit/s速率下的单通道无中继通信传输,并且在结合 WDM技术的情况下,能够实现4× 10 Gbit/s速率、500 km光纤链路跨度下的通信传输.[结论]文章所提仅采用EDFA泵浦放大的无中继通信传输系统架构能够极大地简化传统无中继通信系统架构,且能够基于EDFA泵浦放大布置多通道 WDM系统从而提升系统通信传输的信号速率,对未来无中继通信系统结构简化以及通信速率提升具有重要的实际意义.

    无中继通信实时通信VPI仿真光纤光学掺铒光纤放大器

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    O-OFDM索引调制的分步优化信号映射方法

    王惠琴支凤陈丹曹明华...
    20-25页
    查看更多>>摘要：[目的]采用随机映射以及传统星座图会导致已有光正交频分复用(O-OFDM)-索引调制(IM)系统的误码率(BER)性能无法达到最优,因此,文章基于激活子载波的最优选择以及星座图的最优旋转提出了一种分步优化信号映射方法,旨在通过分步优化信号映射方法实现O-OFDM-IM系统BER性能的改善.[方法]在发射端,首先依据信道状态信息,采用信道范数最大化准则选择最优激活子载波组合;其次,利用信道状态信息,以∂=0.5°为步长,采用穷举搜索算法得到最优星座图;之后,将通过旋转获得的最优星座图加载到激活的子载波上进行信号传输;最后在接收端利用最大似然(ML)检测算法对原始信号进行恢复来实现最小的系统错误概率.[结果]仿真表明,在强湍流、BER=10-4和调制阶数为16的条件下,采用文章所提方法后,(4,2)O-OFDM-IM系统的信噪比(SNR)降低了约1.45 dB.此外,随着湍流强度的增大,BER性能的改善更明显.如,8正交幅度(QAM)、BER=10-4时,(4,2)O-OFDM-IM系统的SNR在强湍流下降低了约1.35 dB,在弱湍流下则降低了 1.2 dB.[结论]由仿真结果可知,在已知信道状态信息的前提下,文章所提方法可有效改善湍流信道下系统的BER性能.

    索引调制载波优化星座设计误码率

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    可见光通信预编码O-OFDM自适应符号分解技术研究

    贾科军南钰桐杨博然魏少博...
    26-32页
    查看更多>>摘要：[目的]符号分解技术是降低峰值平均功率比(PAPR)方法中的一种,其将光正交频分复用(O-OFDM)符号分解为PA-PR较小的多个分解符号,以抑制发光二极管(LED)的非线性效应.但当O-OFDM的PAPR较大时产生的分解符号较多,降低了信息速率和误码率(BER)性能.[方法]文章提出了一种预编码O-OFDM自适应符号分解串行传输(PCO-OFDM-AS-DST)方案,采用预编码降低O-OFDM符号的PAPR,从而减小了自适应符号分解的平均符号分解次数.在多径信道下推导了理论信噪比(SNR)表达式,并采用蒙特卡洛仿真分析了 PAPR、BER和信息速率性能.[结果]结果表明,在非对称限幅光正交频分复用(ACO-OFDM)系统4阶正交幅度调制(QAM)下,PCO-OFDM-ASDST在BER为10-4的情况下,其符号功率比自适应符号分解串行传输(ASDST)低7 dB;64QAM下,当符号功率为20 dBm时,可以提高10 Mbit/s的信息速率.[结论]PCO-OFDM-ASDST比ASDST系统具有更优的BER和信息传输速率等性能.

    可见光通信光正交频分复用预编码峰值平均功率比符号分解

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    基于LDBP的色散和光纤非线性损伤补偿

    陈志轩蔡炬张洪波张敏...
    33-37页
    查看更多>>摘要：[目的]在长距离光通信系统中,由于克尔非线性、色散和放大自发辐射噪声之间的相互作用,使用传统的数字信号处理(DSP)来补偿光纤非线性损伤十分困难.机器学习算法可以用于在传统DSP的基础上对信号进行进一步处理,以缓解光纤非线性损伤并提高长距离光纤传输系统的性能.[方法]为了更好地补偿光纤传输中色散和非线性损伤,文章将传统的数字反向传播(DBP)算法和深度神经网络(DNN)相结合,将DBP中的线性步长和非线性步长作为一个神经元,即将线性步长看作DNN的权重矩阵,非线性步长看作激活函数,并将DSP作为DNN的静态层,提出了一种基于DNN的自学习DBP(LDBP)算法.[结果]为了验证文章所提算法的可行性,在单通道偏振复用16阶正交幅度调制(QAM)的光传输系统中进行了仿真.综合数值仿真结果表明,与线性均衡相比较,每跨一步的LDBP算法将最佳发射功率从-2 dBm提高至1 dBm.同时,与相同计算复杂度的DBP算法相比,LDBP算法在1 200 km的传输距离下,信噪比(SNR)提高了 0.82 dB.此外,与线性均衡和相同计算复杂度的DBP算法相比,LDBP算法所对应传输系统的SNR随着传输距离的增加,下降速度更加缓慢,并且该算法可以在无需预知链路参数的情况下工作,具有普适性和鲁棒性.[结论]文章所提LDBP算法与传统DBP算法相比,更加适用于实际的长距离相干光通信系统.

    色散补偿非线性损伤补偿深度神经网络自学习数字反向传播

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    基于改进LSTM的FBG传感网络光谱基线校正方法

    韩颖张旭于明鑫庄炜...
    38-45页
    查看更多>>摘要：[目的]针对复杂外界环境所致的光纤布拉格光栅(FBG)光谱信号基线漂移问题,文章提出了一种基于改进的长短期记忆(LSTM)模型的光谱基线校正方法.[方法]改进的LSTM模型由卷积神经网络(CNN)、全连接层和LSTM网络组成.CNN与LSTM模型相比,改进的LSTM模型利用CNN提取FBG光谱信号的特征信息.文章使用仿真数据集和实测数据集对改进的LSTM模型进行训练.仿真数据集由特征噪声、基线和FBG光谱组成.分别使用小波软阈值法、惩罚最小二乘法、循环神经网络(RNN)法、LSTM法和改进的LSTM法进行基线校正.使用FBG传感信号存活率和均方根误差(RMSE)对5种方法的校正结果进行评价.[结果]使用仿真数据集对LSTM模型进行训练与测试,改进的LSTM模型将FBG传感信号存活率提高了 60.8％.采用仿真数据集对模型进行预训练后,再将使用实测数据集对经过预训练的模型进行训练得到的改进LSTM模型与直接使用实测数据集训练的模型相比,改进的LSTM模型具有更好的校正效果.FBG光谱的RMSE降低了10.95％,RMSE的标准差降低了 4％.使用改进的LSTM模型对FBG光谱实测数据集进行校正,FBG传感信号存活率提高了 50.5％.与小波软阈值法、惩罚最小二乘法、RNN法和LSTM法相比,改进后的LSTM模型具有更好的校正效果,RMSE的均值和标准差分别为0.012 2和0.002 4.解调中心波长的RMSE为0.036 pm,并且基线校正过程只需9.68 ms.[结论]改进的LSTM模型是一种有效的基线校正方法,在复杂外部环境下具有广阔的应用前景.

    光纤布拉格光栅光谱基线校正改进长短期记忆模型深度学习

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    基于遥泵技术的超长距光传输系统研究与实验

    陈克峰吕建新彭阳汪俊奇...
    46-50页
    查看更多>>摘要：[目的]针对采用遥泵技术的超长距光传输系统传输距离受限问题,文章提出了 100与200 Gbit/s业务混合传输的单跨无中继传输系统,实验在不考虑色散等其他因素的影响下,通过调整系统入纤功率和系统中遥泵增益单元的位置来测试系统最大跨段损耗.[方法]实验中关键放大技术主要为遥泵、掺铒光纤和拉曼放大技术,在传输中应用掺铒光纤放大器、拉曼放大器和遥泵增益单元对系统中光信号进行无中继放大,并通过调整遥泵增益单元的放置位置来进一步提升中继传输距离,实验采用能够更好提升遥泵放大增益的遥泵旁路接入方式.[结果]实验采用3种不同的模块共9个业务波,分别使用200 Gbit/s偏振复用—正交相移键控(PM-QPSK)、100 Gbit/s PM-QPSK和200 Gbit/s偏振复用—16正交幅度调制(PM-16QAM)调制格式,采用损耗为0.17 dB/km的G.654b超低损耗光纤搭建传输实验,并最终实现了总容量为1.5 Tbit/s、跨段损耗达到75 dB的单跨超长距传输.[结论]结果表明,通过设置最佳的入纤功率和调整遥泵增益单元的位置可以提升系统传输距离,实验结果为搭建基于遥泵技术的超长距光传输系统提供了参考价值,对基于遥泵技术的无中继传输发展提供了参考数据.

    超长距光传输系统遥泵技术无中继传输

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    镀金表面光子晶体光纤温度传感特性仿真分析

    杨松岩何巍张钰民刘砚涛...
    51-56页
    查看更多>>摘要：[目的]针对表面等离子体共振(SPR)光子晶体光纤(PCF)温度传感器制作难度较大的问题,文章提出了一种D型结构PCF温度传感器,对其空气孔微结构及排布进行了设计,并采用在光纤抛光表面涂覆金层的方法来激发光纤SPR.[方法]采用乙醇作为温敏材料,将温敏效应作为温度传感机制,达到温度传感的效果.采用有限元分析方法分别对金层厚度和光纤椭圆空气孔尺寸进行仿真,分析不同条件下纤芯模式与表面等离子模式之间的耦合特性,优化传感器结构.[结果]对传感器温度特性进行仿真,在-80～80 ℃范围内,传感器温度灵敏度为3.4 nm/℃,线性度优于0.969 63.[结论]文章所设计的温度传感器具有较宽的温度检测范围和良好的灵敏度与线性度,可应用于工业、农业和医学等领域的温度实时监测.

    温度传感器光子晶体光纤表面等离子体共振有限元法

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    少模光纤光栅温度和应变双参量传感研究

    邵伯成黄勇林
    57-61页
    查看更多>>摘要：[目的]针对光纤布拉格光栅(FBG)传感时温度和应变的交叉敏感问题,文章对少模光纤(FMF)-FBG各个模式温度和应变的响应特性进行了研究,提出了一种四模FBG的温度和应变双参量传感器.[方法]FMF内可以同时传输基模和少数几个高阶模,兼顾单模光纤(SMF)低模式色散和多模光纤低非线性的优势,可以同时用于多个物理量的传感.通过分析FMF-FBG中LP01模式在不同温度下应变的光功率灵敏度的不同,结合该模式下波长与温度和应变都有良好的线性度,从而实现了FMF-FBG的温度和应变双参量传感.[结果]研究结果表明,文章所提传感器可以较好地解决FBG传感时温度和应变的交叉敏感问题.[结论]相比于SMF-FBG,FMF-FBG同时拥有几个不同模式的反射峰,不仅可以解决温度和应变的交叉敏感问题,还可以大大提高传感的精度和稳定性,在新型传感领域有着很好的应用前景.

    光纤传感技术少模光纤布拉格光栅模式双参量传感

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