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光学学报 2017年第10期37卷 68-73页

作者：周东平董毅上海交通大学电子工程系上海200240 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

针对带变螺距段传感光纤的全光纤电流传感器,提出两种抗干扰结构:基本结构,即将变螺距段与传感光纤一起成束并将反射镜置于变螺距段中点位置;"8"字型结构,将变螺距段绕成"8"字型。分析两种结构的抗干扰原理,实验检... 详细信息

针对带变螺距段传感光纤的全光纤电流传感器,提出两种抗干扰结构:基本结构,即将变螺距段与传感光纤一起成束并将反射镜置于变螺距段中点位置;"8"字型结构,将变螺距段绕成"8"字型。分析两种结构的抗干扰原理,实验检验电流导体在传感光纤环内、外不同位置时传感器读数的差异。实验结果表明,两种结构均可抗0.5m以上的1000A级别的外界电流干扰,但前者仅适用于电流导体与传感光纤环相对位置固定不变的应用场合,后者可适用于诸多电流导体与传感光纤环相对位置不固定的应用场合。在不同的应用场合下两种结构的抗干扰性能均具有实用性。

关键词：光纤光学传感器电流传感光纤抗干扰磁光效应偏振转换

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基于无迹卡尔曼滤波的CO-OFDM系统相位噪声补偿算法

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中国激光 2017年第11期44卷 223-234页

作者：董月军唐英杰任宏亮卢瑾覃亚丽郭淑琴胡卫生浙江工业大学信息工程学院浙江杭州310023 浙江工业大学健行学院浙江杭州310023 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

基于高阶正交幅度调制(QAM)和大线宽相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统,提出了一种在时域进行无迹卡尔曼滤波(UKF)的相位噪声补偿算法。该算法在接收端基于训练符号频域卡尔曼滤波实现信道均衡,用较小的频域导频数据开销进行频域扩展卡... 详细信息

基于高阶正交幅度调制(QAM)和大线宽相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统,提出了一种在时域进行无迹卡尔曼滤波(UKF)的相位噪声补偿算法。该算法在接收端基于训练符号频域卡尔曼滤波实现信道均衡,用较小的频域导频数据开销进行频域扩展卡尔曼滤波,先补偿公共相位误差(CPE)噪声,然后将CPE噪声补偿之后的数据在时域进行载波间干扰(ICI)相位噪声粗补偿。对相位噪声粗补偿后的频域数据进行预判决,结合接收端原始时域数据,在时域对判决后的数据进行UKF以实现ICI相位噪声的精细补偿。对精细补偿之后的频域数据再进行相位噪声粗补偿并进行迭代运算,极大地提高了相位噪声的补偿效果。对50Gbit·s-1的CO-OFDM系统进行了传输距离为100km的仿真,与其他算法相比,所提算法的频谱利用率极高,且具有较好的补偿效果。对激光器线宽为700kHz且调制方式为32QAM的传输信号进行二次迭代后,所提相位噪声补偿算法的误码率性能仍可达到前向纠错上限。所提算法促进了大线宽CO-OFDM系统在长距离接入网和城域网中的应用。

关键词：光通信相干光正交频分复用相位噪声无迹卡尔曼滤波扩展卡尔曼滤波高阶正交幅度调制

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基于时频域卡尔曼滤波的CO-OFDM系统相位噪声补偿算法

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光学学报 2017年第9期37卷 40-51页

作者：唐英杰董月军任宏亮卢瑾覃亚丽郭淑琴胡卫生浙江工业大学健行学院浙江杭州310023 浙江工业大学信息工程学院浙江杭州310023 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

针对基于高阶正交幅度调制(QAM)的大线宽相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统,提出了一种基于时域和频域卡尔曼滤波(KF)联合估计的相位噪声补偿算法。所提算法在发射端插入时域训练符号和导频序列,在接收端基于训练符号进行频域卡尔曼滤波... 详细信息

针对基于高阶正交幅度调制(QAM)的大线宽相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统,提出了一种基于时域和频域卡尔曼滤波(KF)联合估计的相位噪声补偿算法。所提算法在发射端插入时域训练符号和导频序列,在接收端基于训练符号进行频域卡尔曼滤波后得到信道估计值,进行时域扩展卡尔曼滤波(EKF)后得到相位噪声粗略估计值。时域相位噪声估计值为复数值,为获得较好的补偿效果,根据导频序列数目将每个OFDM符号分割为若干个亚符号。在导频序列处进行时域EKF,通过在每个亚符号最后一个导频处进行线性插值,得到每个采样点的相位噪声粗略估计值。对粗略相位噪声补偿后的频域数据进行预判决,并对时域相位噪声进行精细补偿。采用所提算法对传输速率为50Gbit·s-1、传输距离为100km的CO-OFDM系统进行了数值模拟,结果表明所提算法与其他方法相比取得了较好的补偿效果。对于激光器线宽为1 MHz(16QAM)和800kHz(32QAM)的CO-OFDM系统,误码率可达前向纠错上限。

关键词：光通信相干光正交频分复用相位噪声亚符号扩展卡尔曼滤波高阶正交幅度调制

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大线宽相干光正交频分复用系统中盲相位噪声补偿

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光学学报 2017年第1期37卷 82-91页

作者：任宏亮康少源卢瑾郭淑琴覃亚丽胡卫生浙江工业大学信息工程学院光纤通信与信息工程研究所浙江杭州310023 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

基于大线宽相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统,提出了一种可以有效克服符号判决错误的盲载波间干扰(ICI)相位噪声补偿算法。使用该算法之前,先使用无迭代盲(IFB)算法对公共相位误差(CPE)的相位噪声进行补偿。该算法采用了形式简单的代价... 详细信息

基于大线宽相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统,提出了一种可以有效克服符号判决错误的盲载波间干扰(ICI)相位噪声补偿算法。使用该算法之前,先使用无迭代盲(IFB)算法对公共相位误差(CPE)的相位噪声进行补偿。该算法采用了形式简单的代价函数,可大幅减小计算复杂度。该ICI相位噪声补偿算法包括粗略ICI和精细ICI相位噪声补偿两个阶段,先使用平均能量盲(Avg-BL)算法进行粗略ICI相位噪声补偿,再使用公共相位误差分割补偿(CPEC)算法进行精细ICI相位噪声补偿。该CPEC算法对粗略ICI相位噪声补偿后的频域数据进行判决,再将每个接收到的正交频分多路复用(OFDM)时域符号分割为一定数目的亚符号,从而求出每个亚符号中相位噪声的近似平均值。Avg-BL算法有效解决了CPEC算法中的符号判决错误传播问题;CPEC算法在时域OFDM亚符号分割数目较大的情况下,对ICI相位噪声具有较好的补偿效果。对50Gbit/s CO-OFDM系统在传输距离为100km的情况进行了仿真,仿真结果表明,与Avg-BL算法和CPEC算法等ICI相位噪声算法相比,所提算法具有较好的相位噪声补偿效果,且具有较高的频谱利用率。在该算法中,选择合适的时域OFDM亚符号分割数目,可取得较好的补偿效果,且算法复杂度并未显著增加。

关键词：光通信相干光正交频分复用相位噪声公共相位误差载波间干扰亚符号

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基于FPGA的OFDM-RoF符号定时同步的实现

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光通信技术 2017年第7期41卷 55-58页

作者：吴金达余方围任宏亮卢瑾胡卫生浙江工业大学信息工程学院光纤通信与信息工程研究所杭州310023 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

提出了一种在正交频分复用-光载无线(OFDM-RoF)接收系统中符号定时同步算法的设计方案,阐述了该算法在现场可编程门阵列(FPGA)上的实现过程,分析了该设计方案的优势。设计完成后,运用Modelsim SE 10.1c对该算法进行仿真测试并对实验结... 详细信息

提出了一种在正交频分复用-光载无线(OFDM-RoF)接收系统中符号定时同步算法的设计方案,阐述了该算法在现场可编程门阵列(FPGA)上的实现过程,分析了该设计方案的优势。设计完成后,运用Modelsim SE 10.1c对该算法进行仿真测试并对实验结果进行分析。

关键词：正交频分复用-光载无线现场可编程门阵列符号定时同步

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逆变电源综合性能提升与多机协调免通信自治控制理论、技术及应用

逆变电源综合性能提升与多机协调免通信自治控制理论、技术及应用

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作者：刘进军刘增张岩安荣汇刘自鹏雷万钧何英杰周洪伟李春龙杨春宇苏先进王林刘红王爱国武仲剑西安交通大学特变电工西安电气科技有限公司西安爱科赛博电气股份有限公司西安中车永电捷通电气有限公司科华数据股份有限公司许继电气股份有限公司台达电子企业管理(上海)有限公司上海电器科学研究所(集团)有限公司

该项目属电气工程学科领域。逆变电源的基本功能是将来自太阳能光伏电池、储能电池或者其它来源的直流电能变换为符合交流电网或交流用电设备需求的交流电能，因而近年来广泛应用于新能源发电、数据中心和工业园区等重要用户供电、轨道... 详细信息

标准号: 2300190822

该项目属电气工程学科领域。逆变电源的基本功能是将来自太阳能光伏电池、储能电池或者其它来源的直流电能变换为符合交流电网或交流用电设备需求的交流电能，因而近年来广泛应用于新能源发电、数据中心和工业园区等重要用户供电、轨道交通车载供电以及对交流电能装置的测试等众多领域。逆变电源根据需要可以单机独立运行，很多场合还要求逆变电源多机并联运行以提升供电容量及可靠性，因而需要对多台逆变电源进行协调控制，以维持母线电压并按需求合理分担功率，从而确保多机系统稳定可靠运行，同时也确保多机系统能在孤岛运行模式和与外部电网联网运行模式之间进行快速、平滑的并、离网切换。因此研究逆变电源单机综合性能提升及多机协调的方法和技术具有重要意义。在逆变电源单机性能提升研究领域，现有方法和技术在输出电压稳态精度和频带范围、小信号稳定性、以及动态性能等方面一直存在诸多局限性。在逆变电源多机协调控制方面，原有方法和技术大都依赖逆变电源之间的高速实时通信，现有不依赖通信的方法和技术又无法兼顾多机系统不同方面的性能。因此，逆变电源的综合性能提升和多机协调问题一直存在关键难点和发展瓶颈。该项目在国家自然科学基金重点项目及科技部973计划课题等项目的支持下，围绕逆变电源单机综合性能提升及多机协调控制相关理论、技术及其应用展开研究，历经十余年攻关，建立了体系化基础理论，发明了系统化关键技术，进而应用于相关领域系列化产品开发和大批量工程实践，突破了原有的关键难点和发展瓶颈，推动了相关学科领域和行业技术的发展和进步。主要研究内容如下。 1.在逆变电源单机综合性能提升方面，提出了可在线重构的模块化拓扑及控制架构，结合优化调制策略，显著提升了逆变电源在宽频和宽输出/可变输出范围下的精度和运行效率，并突破了已有技术中逆变电源输出频带宽度对装置功率密度的限制;提出了带有源负载的逆变电源稳定性分析简化判据，建立了提升逆变电源稳定性的有源阻尼通用构造理论，提出了相应的稳定性分析方法和不依赖额外电流传感器的有源阻尼方法与技术，突破了已有稳定性分析与控制技术实现过程复杂、成本过高的难点;揭示出逆变电源两控制通道之间耦合特性的规律，分别提出了应用于电流受控型及电压受控型逆变电源的相应解耦控制方法，突破了传统方法控制通道耦合而导致动态性能恶化的局限。 2.在逆变电源多机协调控制方面，揭示了下垂控制和虚拟同步机控制两类典型免通信自治控制基本架构的内在联系，提出了广义下垂控制结构及其参数设计方法，突破了上述两类控制方法无法同时兼顾联网功率响应特性和孤岛惯量支撑能力的局限性;揭示了基波频率动态特性对逆变电源整体稳定性的影响规律，提出了相应的多机自治控制系统稳定性分析方法与判据，突破了原有方法分析多机系统不准确的局限;提出了基于各逆变电源小幅度交流电压注入实现多机控制参量同步的免通信自治控制方法，进而发明了同时兼顾频率和母线电压高精度控制及无功、不平衡和谐波功率精确分配的免通讯自治控制技术，突破了原有技术母线电压质量和功率分配精度无法兼顾或完全依赖通讯及配电网络信息获取的局限性。 3.在逆变电源与外部电网协调控制方面，提出了逆变电源单机并网电流和离网电压统一控制方法，以控制器工作区域自然切换取代控制模式强行切换，从根本上消除了传统方法因控制模式切换导致的负载电压畸变;在此基础上进一步引入输出电压-并网电流下垂控制，实现了逆变电源多机并联系统的并、离网平滑快速切换，突破了原有方法和技术切换过程电压电流冲击大、可靠性低的局限;进而发明了基于柔性切换变流器的逆变电源多机系统与外部电网切换的协调控制架构，克服了传统多机系统并网预同步控制对通信的依赖，从而实现了多机系统的完全免通信自治控制。 4.基于上述理论和技术，针对相关应用领域的具体需求，开发了系列化高性能新能源/储能/微电网逆变电源、交流测试电源及轨道交通车载辅助逆变电源及其多机并联系统产品，通过国家权威机构检测，实现了规模化生产与广泛应用。该项目获授权发明专利22项(包括4项欧美专利），发表国际国内期刊论文56篇，其中电力电子领域首要国际期刊IEEE电力电子学报论文29篇。2篇论文获得IEEE电力电子学报年度优秀论文奖，2篇论文入选ESI高被引论文，5篇论文入选IEEEXplore热点论文。国际期刊论文被他引1350次，中文期刊论文被他引798次。项目完成人刘进军教授因在逆变电源电能系统建模与控制领域的贡献而于2019年获评IEEE会士。获邀在IEEE系列国际会议上做特邀大会报告20次，IEEE系列国际会议技术讲座和境外国际知名大学讲学21次。该项目技术应用于10余家企业，开发的系列产品核心性能超越现有产品，新增产值32.8亿元，应用于相关领域及重大工程，经济和社会效益显著，推动了逆变电源及其多机系统的研究和技术进步。

关键词：逆变电源用电设备控制方法

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基于ANSYS的双频微片激光器热传导仿真研究

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光通信技术 2017年第2期41卷 42-45页

作者：庄正胡淼汪延安戴荣李齐良周雪芳魏一振卢旸杭州电子科技大学通信工程学院杭州310018 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

通过实验分析双频微片激光器的热致波长偏移,并结合ANSYS有限元对增益介质内部温度分布的模拟仿真,获得了双频微片激光器增益介质的热传导理论模型。模型表明,双频微片激光器工作时热传导系数是一不受温度影响的固定值,其大小影响增益... 详细信息

通过实验分析双频微片激光器的热致波长偏移,并结合ANSYS有限元对增益介质内部温度分布的模拟仿真,获得了双频微片激光器增益介质的热传导理论模型。模型表明,双频微片激光器工作时热传导系数是一不受温度影响的固定值,其大小影响增益介质的散热性能;选定合适的热传导方式能获得良好的散热效果,但存在散热极限。

关键词：双频微片激光器热传导系数有限元分析

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基于北斗三号短报文信道的图像传输方案及实验研究

基于北斗三号短报文信道的图像传输方案及实验研究

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中国北斗应用大会暨中国卫星导航与位置服务第十届年会

作者：吉静陈伟刘雨婷郑洪江卢红洋李昌振杜路遥武汉理工大学上海博泰悦臻电子设备制造有限公司中国交通通信信息中心

作为国家空间信息资源的重要一环,北斗导航卫星系统(BDS)有别于全球定位系统(GPS)、格洛纳斯导航卫星系统(GLONASS)等的自有功能是具备短报文通信能力,而在北斗三号白皮书中,区域短报文的能力更是达到了1 000汉字/次或1.4万比特/次,系... 详细信息

作为国家空间信息资源的重要一环,北斗导航卫星系统(BDS)有别于全球定位系统(GPS)、格洛纳斯导航卫星系统(GLONASS)等的自有功能是具备短报文通信能力,而在北斗三号白皮书中,区域短报文的能力更是达到了1 000汉字/次或1.4万比特/次,系统容量提升至1 000万次/时。本文研究利用北斗三号区域短报文信道,提出一种基于"云—边—端"的图像传输通信的工程化方案,通过模拟验证发现,对于1 024×768分辨率的高清图像,通过H.265和VP8压缩编码对平均数据量、压缩比、标准差、主观评价和时间等指标的比较,最终验证,北斗三号区域短报文可以在VP8压缩编码条件下实现高清图像传输,北斗短报文的"云—边—端"图像传输的工程化方案可行。研究结果表明,北斗三号区域短报文将具备跳脱文字和非实时语言媒体范畴的能力,同时其覆盖范围和系统容量的提升也将增进北斗短报文图像传输的价值,进一步提升在交通、航运、应急等各领域的应用。

关键词：北斗三号短报文信道图像传输应急

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基于互逆光纤色散的微波光子雷达系统设计和实现

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光子学报 2017年第12期46卷 189-196页

作者：崔元军邹卫文张斯滕李曙光姜媛媛陈建平上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240 上海航天电子通讯设备研究所上海201109

提出一种基于互逆光纤色散的微波光子雷达系统设计方案,既可以产生宽带线性调频信号,又可以实现线性调频信号的光域脉冲压缩.在发射端利用互逆色散光纤产生线性调频信号.在接收端,雷达回波信号通过马赫-曾德调制器调制到预啁啾的光信号... 详细信息

提出一种基于互逆光纤色散的微波光子雷达系统设计方案,既可以产生宽带线性调频信号,又可以实现线性调频信号的光域脉冲压缩.在发射端利用互逆色散光纤产生线性调频信号.在接收端,雷达回波信号通过马赫-曾德调制器调制到预啁啾的光信号上,然后经过色散光纤的进一步色散.最终在探测器端可以得到目标回波信号脉冲压缩后的结果.该方案无需脉冲压缩过程中数字化和离线处理,且具有脉冲压缩比的调谐作用.理论、数值仿真和实验证明了该设计方案能有效进行线性调频信号的光域脉冲压缩.实验产生了C波段下时宽1.2ns,带宽3.2GHz的线性调频信号,并通过互逆色散光纤将该信号压缩到了0.09ns,脉冲压缩比达13.3.

关键词：电磁场与电磁波光信号处理光纤色散光域脉冲压缩线性调频信号外差拍频微波光子学

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双向时分复用光纤时间传递链路噪声分析

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光电子．激光 2017年第6期28卷 596-604页

作者：江少平张浩姜文宁吴龟灵陈建平上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240 上海交通大学北斗导航与位置服务上海市重点实验室上海200240

研究分析了双向时分复用(BTDM)光纤时间传递链路的主要噪声及产生机理,建立了基于BTDM光纤时间传递的链路噪声模型。仿真分析了激光器强度噪声、光放大器增益与个数、接收机带宽等对BTDM光纤时间传递接收信噪比(SNR)的影响。结果表明,B... 详细信息

研究分析了双向时分复用(BTDM)光纤时间传递链路的主要噪声及产生机理,建立了基于BTDM光纤时间传递的链路噪声模型。仿真分析了激光器强度噪声、光放大器增益与个数、接收机带宽等对BTDM光纤时间传递接收信噪比(SNR)的影响。结果表明,BTDM光纤时间传递接收SNR在光放大器达到最优增益时最大,且最大SNR随光放大器个数的增加而增加并趋于稳定;相同长度光纤链路,光放大器个数越多,在一定范围内,激光器相对强度噪声对BTDM光纤时间传递链路接收SNR影响更大,接收机带宽对BTDM光纤时间传递接收信号抖动的影响越小;BTDM光纤时间传递接收SNR随定时信号前光持续时间的增加而减小,并趋于WDM方案的SNR。

关键词：光纤时间传递噪声模型二次瑞利散射(DRB) 双向时分复用(BTDM)

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