光通信系统与网络技术

• 基于异构光波束的可见光通信覆盖特性分析

  丁举鹏;易芝玲;赵楷;张琳琳;王丽丽;

  受限于传统可见光通信(VLC)的研究范式，研究人员在分析可见光无线覆盖时，通常假设光源遵从朗伯空间辐射特性。客观上，上述假设忽视了由不同类型光波束构成的潜在异构光波束，对基于异构光波束的VLC覆盖特性也缺少必要的探索。针对上述问题，综合考虑商用发光二极管(LED)光源的差异化非朗伯光波束特性，文章给出了多种潜在的异构光波束配置方案。同时，在典型室内场景，对传统同构朗伯光波束和文章所提异构光波束的覆盖特性进行了比较分析。量化结果显示，较之于传统朗伯光波束的发射器配置，文章所提异构光波束的配置方案能够引入高达1.97 dB的最小信噪比(SNR)增益，同时将SNR波动幅度从传统设计下的22.75 dB降低至异构设计下的15.33 dB。此外，SNR低于30 dB相对弱覆盖位置占比从初始配置下约13.20%降低至非异构设计下约7.23%。因此，异构光波束对室内空间覆盖的潜在影响获得了初步的证实。

  2022年02期 No.230 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 820K]
  

• 基于BPNN-MLR的室内可见光定位算法

  秦岭;刘哲;王凤英;郭瑛;徐艳红;胡晓莉;

  针对传统位置指纹算法存在定位精度低和计算复杂度高等问题，文章提出了一种基于反向传播神经网络(BPNN)和多元线性回归(MLR)的单发光二极管(LED)室内定位算法。首先，利用3个水平光电探测器(PD)作为接收器接收光功率，待测点位于接收器的中心；然后根据接收到的光功率向量，利用BPNN确定待测点粗略的位置范围；最后以该位置范围作为约束条件，利用MLR对待测点的位置进行更精确地定位。实验结果表明，在2.0 m×2.0 m×2.5 m的室内空间中，该算法的平均定位误差为5.04 cm,平均定位时间为0.002 83 s。与传统的位置指纹算法相比，该算法的平均定位精度提高了41.53%,平均定位时间减少了56.60%,在较低计算复杂度的前提下实现了更精确的定位。

  2022年02期 No.230 7-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 725K]
  

• 基于多/单比特切换机制的LDPC码两级WBF算法

  周华;张锐;葛旗伟;史传胜;

  为了提高低密度奇偶校验(LDPC)码的加权比特翻转(WBF)译码算法的译码速度和性能，文章提出了一种具有多/单比特切换机制的两级WBF译码算法。译码首先在第一级解码器中进行多比特翻转译码，当发现循环翻转或最大翻转函数值小于零时，跳到第二级解码器中进行单比特翻转继续译码，从而消除多比特的循环翻转和实现多比特向单比特译码的切换。仿真结果表明，与基于幅度和的加权比特翻转(SMWBF)译码算法以及基于变量节点更新的SMWBF(VSMWBF)译码算法相比，在加性高斯白噪声信道下，文章所提算法获得了平均迭代次数和译码性能的双增益。

  2022年02期 No.230 12-17+73页 [查看摘要][在线阅读][下载 1155K]
  

• 基于MIMO电力线信道的定时同步算法

  申敏;毛文俊;袁一铭;李心安;

  针对多输入多输出(MIMO)电力线通信(PLC)系统中的脉冲噪声造成定时同步不准确的问题，文章提出了一种基于MIMO PLC系统的正交频分复用(OFDM)符号定时同步算法，利用差分相关和最大比合并(MRC)提高同步性能。在2×2 MIMO PLC信道模型下，两个发送端口发送自相关性和互相关性良好的前导序列，在接收端通过设置阈值过滤电力线中的脉冲噪声，采用改进的延时自相关算法实现定时粗同步。利用窗口求和方法减小精同步的估计范围后，通过差分相关和MRC联合算法完成定时精同步。相比互相关算法，所提算法有2 dB的提升。仿真结果表明，该方法同步性能明显优于传统互相关算法。

  2022年02期 No.230 18-21+34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1095K]
  

光纤光缆技术与应用

• 复合海底电缆顺-逆扭转特性对比研究

  郭健;王博士;李鹏;苏凯;

  复合海底电缆在敷设和运行过程中由于外部荷载作用常发生扭转行为。文章基于有限元软件建立三芯光纤复合海底电缆局部段的精细数值模型，并开展了相关数值仿真实验，重点研究海缆顺-逆扭转方向以及扭转角度对海缆主要结构的受力影响。仿真结果表明，顺-逆扭转作用对于不同绞合方向的内部结构有不同程度的影响，海缆内部结构沿轴向方向扭转角度具有较好的一致性，呈现出线性变化特征；小角度扭转时各结构应力出现先增后降趋势，而扭转角度增大时各结构应力出现逐渐增长趋势，增长速度有所升高，材料屈服出现非同步性。

  2022年02期 No.230 22-26+78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1534K]
  

• 基于PCA的OPGW光缆健康度评估方法

  冯学斌;侯继勇;武健;

  光纤复合架空地线(OPGW)在运行中受到内外条件的影响，结构中的金属绞线、油膏、光单元管和光纤等部分将发生一定程度的性能退化，导致光缆整体的健康度恶化。如何根据不同的参量对OPGW光缆的健康度状态进行评估，在故障发生之前进行维修或更换，是当下面临的主要问题。文章提出了基于主客观权重赋值法和主成份分析(PCA)法的OPGW光缆健康度评估方法，并进行了算例分析。数据分析结果表明，文章所提方法可有效地反映OPGW光缆的健康度状态。

  2022年02期 No.230 27-29+78页 [查看摘要][在线阅读][下载 915K]
  

• 蝶形引入光缆技术新进展

  陈鸿;刘骋;白文杰;刘思源;

  蝶形引入光缆作为一种具有成本低、施工方便和性能可靠等特点的产品，在光纤到户(FTTH)工程中得到了广泛应用，而各种新应用场景的出现也带来了蝶形引入光缆在技术方面新的发展。文章主要根据蝶形引入光缆行标YD/T 1997.1的修订内容来综合讲述近年来蝶形引入光缆在新结构、新材料及产品性能方面的一些新进展。

  2022年02期 No.230 30-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 767K]
  

• 不同地形管道光缆信号综合分析研究

  曹文琛;张涛;郑宇恒;沈忱;孙啸;冯兰婷;高建章;杨新;刘晨;

  西南山区管道光缆穿越许多复杂区域(山地、河流、隧道和农田等),地质变形和人为破坏等常导致光纤断芯发生，严重影响了管道的安全生产运输。基于光的瑞利散射原理，检测散射光返回时间，判断故障点位置，同时可以采集分析光缆周围的振动信号特征。不同区域由于表层结构差异和背景噪声不同等因素影响，采集到的信号各不相同。文章对不同地形光缆信号进行处理分析后，归纳总结了不同区域下光缆接收到的外界信号特征，有助于感知复杂环境下的管道光缆线路状态，为管道安全运行提供了决策支持，达到了预警的目的，利于后续管道安全预警系统的搭建。

  2022年02期 No.230 35-39+68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1949K]
  

无线通信技术

• MIMO中基于预处理的广义加权Gauss-Seide算法

  史传胜;冯姣;

  最小均方误差(MMSE)检测器在大规模多输入多输出(MIMO)系统中实现了较优的误码率(BER)性能，但其涉及高复杂度的大规模矩阵求逆运算，因此对硬件要求很高。针对这一问题，文章提出了一种预处理的广义加权高斯赛德尔(GS)(GW-PGS)迭代算法。在该算法中，首先提出了基于预处理的初始化方案，在不增加额外复杂度的情况下加快了收敛速度。此外，文章还提出了自适应的加权因子方案。实验结果表明，与传统GS算法相比，文章所提算法能够有效降低BER和计算复杂度。

  2022年02期 No.230 40-44+55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1222K]
  

• 5G网络业务可靠性试验置信度分析

  王军良;黄宁;包盛花;武润升;

  针对第五代移动通信技术(5G)网络业务的多样性和复杂性导致传统产品基于泊松分布的可靠性试验置信度分析方法不再适用的问题，文章提出了基于业务故障分布统计的置信度分析方法，在5G网络业务的可靠性试验前期设计进行预试验，并根据预试验数据特点使用两种业务故障分布拟合方法对业务故障数据进行统计拟合，得到5G网络业务的故障分布规律，由此进行置信度分析，计算5G网络业务可靠性试验所需的试验次数以及对应的评估结果置信区间。案例验证表明，文章所提方法可帮助5G网络的可靠性试验设计者得到可信的试验结果。

  2022年02期 No.230 45-49+55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1118K]
  

• LEO-5G下行同步算法设计与FPGA实现

  曾维;肖俊秋;夏欢;谭磊;张鹏;

  针对低轨第五代移动通信技术(5G)协议标准、R16协议标准以及基于5G低地球轨道(LEO)宽带卫星通信系统的终端基带芯片研发的迫切需求，在分析了LEO-5G系统的物理广播信道(PBCH)链路结构和下行时频同步总体架构的基础上，文章提出了一种“两块合并分两段互相关”的主同步信号(PSS)检测算法进行粗频偏估计，通过辅同步信号(SSS)相关对频偏进一步估计，并结合小区特定参考信号(CRS)导频信号确定精确同步的LEO-5G下行同步算法与现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现方案。利用Vivado和Matlab软件对算法的可行性与有效性进行了仿真验证，结果表明，该同步算法具有较好的实时性和较高的稳定度，下行时频同步FPGA模块管理信息库(MIB)解析正确率约为83.07%,并且对于进行时序和资源消耗评估的芯片，存储资源消耗仅为11.7%,各项指标均符合要求。

  2022年02期 No.230 50-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 783K]
  

• 大规模MIMO系统混合线性迭代信号检测算法

  张晓华;彭小;黄龙;

  针对大规模多输入多输出(MIMO)系统中线性最小均方误差(MMSE)信号检测算法复杂的高维矩阵求逆难以用于实际工程的问题，文章基于矩阵分块思想并结合Neumann级数展开算法，提出了一种低复杂度的混合迭代算法。利用MMSE算法中加权矩阵逆矩阵的Neumann级数二阶展开作为其分块矩阵求逆的迭代初始值，可以有效提高算法收敛速度。仿真结果表明，该方法能以较少迭代次数逼近传统MMSE算法较优检测性能，并降低计算复杂度。

  2022年02期 No.230 56-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 774K]
  

• 基于搜索算法的前传Delta-Sigma调制器优化设计

  吴自强;钟林晟;谭大勇;杨奇;

  针对目前移动前传中使用的通用公共无线电接口(CPRI)技术频谱效率不高的问题，文章提出使用Delta-Sigma调制(DSM)技术作为一种新的前传接口。另外，针对高阶稳定Delta-Sigma调制器参数搜寻中计算复杂度过高问题，使用遗传算法对所使用的四阶Delta-Sigma调制器的结构参数进行了搜索优化，并将该优化结构参数下的仿真结果与原结构参数下的仿真结果进行了比较。在1 bit量化的情况下，使用优化参数的Delta-Sigma调制器增大系统传输容量的同时，平均误差向量幅度(EVM)从0.031下降到0.028;在2 bit量化的情况下，平均EVM从0.013下降到0.011。

  2022年02期 No.230 61-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1273K]
  

• 一种低复杂度的NB-IoT小区ID检测算法

  常铁原;李永旗;闫艺萍;

  窄带物联网(NB-IoT)存在多种辅同步信号，需要很多的空间去存储，而NB-IoT有低功耗的要求，因此文章提出了一种自相关与互相关联合的检测算法。该算法首先对辅同步信号进行拆分，利用相位偏移量随着帧号变化的规律，减少了算法中的乘法运算，其次利用Zadoff-Chu (ZC)序列在辅同步信号中的对称性，对接收信号自相关，结合本地信号与接收信号的互相关，可以检测出辅同步信号，求出小区标识(ID)号。通过对比其他算法，文章所提算法在保证性能的前提下，能够极大地降低算法复杂度。

  2022年02期 No.230 69-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 621K]
  

• 共建共享模式下5G前传承载方案研究

  张国新;魏可欣;魏贤虎;

  文章简要介绍了第五代移动通信技术(5G)前传网络技术架构，对中国电信和中国联通共建共享建网模式下5G前传需求进行了分析，并给出了5G前传承载实施方案；同时，结合中国电信与中国联通5G共建共享模式下的工程建设经验，给出了5G前传网络建设规划、工程设计及施工方案建议。基于无源波分复用技术，可以有效减少光纤资源消耗，降低建网成本，对于多快好省地实现5G前传网络覆盖具有较好的指导意义。

  2022年02期 No.230 74-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 655K]
  
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