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本發(fā)明公開了一種光纖通信系統(tǒng)中的色散估計方法，包括下述 步驟：S1：獲得色散值所對應(yīng)的分?jǐn)?shù)傅里葉變換階次和間隔；S2：根 據(jù)變換階次和間隔對光通信信號進(jìn)行分?jǐn)?shù)傅里葉變換后獲得 Xα+π /2(u)；S3：對 Xα+π/2(u)進(jìn)行分?jǐn)?shù)域上的自相關(guān)運算，獲得對應(yīng)的自 相關(guān)函數(shù)序列；并對自相關(guān)函數(shù)序列的模方進(jìn)行積分，獲得判決值； S4：利用比較大小的方法尋找所述判決值的最小值，并根據(jù)判決值的 最小值確定使變換后信號能量匯

本發(fā)明公開了一種基于模分復(fù)用的自相干光纖通信系統(tǒng)，光載 波輸入單元、光信號調(diào)制單元、波分復(fù)用單元、模分復(fù)用和解復(fù)用單 元、波分解復(fù)用單元及相干接收單元；模分復(fù)用和解復(fù)用單元包括通 過少模光纖連接的模式復(fù)用器和模式解復(fù)用器；光載波輸入單元依次 通過單模光纖連接各光信號調(diào)制單元、波分復(fù)用單元和模式復(fù)用器， 模式復(fù)用器通過少模光纖連接模式解復(fù)用器，模式解復(fù)用器通過單模 光纖連接波分解復(fù)用單元及各相干接收單元；光載波輸入單元

（一）項目背景 當(dāng)前以硅、砷化鎵為代表的第一和二代半導(dǎo)體接近其物理極限，以氮化鎵、碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體是當(dāng)前國際競爭熱點，也是我國發(fā)展自主核心半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、實現(xiàn)換道超車的難得機(jī)遇。氮化鎵（GaN）特別適合制作高頻、高效、高溫、高壓的大功率微波器件，是下一代通信、雷達(dá)、制導(dǎo)等電子裝備向更大功率、更高頻率、更小體積和抗惡劣環(huán)境（高溫抗輻照）方向發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。 目前氮化鎵基射頻器件已接近于商用，需解決從走出實驗室到小量中試的最后“1 公里”，重點攻克其在可靠性工藝和量產(chǎn)穩(wěn)定性的瓶頸。 以氮化鎵、碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體是當(dāng)前國際競爭熱點，也是我國發(fā)展自主核心半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、實現(xiàn)換道超車的難得機(jī)遇。 半導(dǎo)體作為信息時代的“糧食”，將成為 5G 基建、特高壓、城際高鐵和城際軌道交通、新能源汽車充電樁、大數(shù)據(jù)中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等“新基建”七大領(lǐng)域發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)。而氮化鎵為代表的寬禁帶半導(dǎo)體先進(jìn)電子器件，憑借其高效、高壓、高溫等優(yōu)勢，將在“新基建”中大放異彩，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件的技術(shù)瓶頸，滿足更高性能器件要求。 （二）項目簡介 5G 要求更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，發(fā)射機(jī)的效率會出現(xiàn)指數(shù)級的下降。這種下降可以使用包絡(luò)跟蹤技術(shù)來修復(fù)，該技術(shù)已經(jīng)在較新的 4G/LTE 基站以及蜂窩電話中采用?；局械陌j(luò)跟蹤需要高速，高功率和高電壓，這些只有使用 GaN 技術(shù)才能實現(xiàn)。諸如 GaN 助力運營商和基站 OEM 等實現(xiàn)了 5Gsub-6-GHz 和 mmWave 大規(guī)模 MIMO 的目標(biāo)。 GaN 可以說為 5Gsub-6-GHz 大規(guī)模 MIMO 基站應(yīng)用提供了眾多優(yōu)勢：1、在 3.5GHz 及以上頻率下表現(xiàn)良好，對比其他產(chǎn)品優(yōu)勢明顯。2、GaN 的特性能轉(zhuǎn)化為高輸出功率，寬帶寬和高效率。采用 DohertyPA 配置的 GaN 在 100W 輸出功率下的平均效率達(dá)到 50%至 60%，明顯降低了發(fā)射功耗。3、在高頻和寬帶寬下的效率意味著大規(guī)模 MIMO 系統(tǒng)可以更緊湊。4、可在較高的工作溫度下可靠運行，這意味著它可以使用更小的散熱器。 根據(jù) Strategy Analytics 的數(shù)據(jù)，預(yù)計 5G 移動連接將從 2019 年的 500 萬增長到 2023 年的近 6 億。所以需求還將不斷上漲。 根據(jù)Strategy Analytics的數(shù)據(jù)，預(yù)計5G移動連接將從2019年的500萬增長到2023年的近6億。所以需求還將不斷上漲。 Efficient Power Conversion 的首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Alex Lidow 討論5G時也說道：“基站中的包絡(luò)跟蹤需要高速，高功率和高電壓，這些只有使用GaN技術(shù)才能實現(xiàn)。根據(jù)Yole Development公司發(fā)布的2018年度報告數(shù)據(jù)顯示，隨著全球整體數(shù)據(jù)流量的激增，我國5G產(chǎn)業(yè)將迎來大規(guī)模的需求增長。預(yù)計到2022年，我國5G基站規(guī)模將達(dá)到千億市場，5G基站數(shù)量將達(dá)百萬個。所以未來氮化鎵基射頻器件是5G通信基站收發(fā)端的核心。 氮化鎵基射頻器件是華為和中興發(fā)展 5G 通信產(chǎn)業(yè)的核心器件，西安電子科技大學(xué)氮化鎵射頻器件研究團(tuán)隊自 2016 年起就與華為西安研究所、中興西安研究所等國內(nèi)主流5G通信公司協(xié)同攻關(guān)開展氮化鎵基射頻器件的研究，目前承擔(dān)的流片服務(wù)項目合計約 500 萬元。 2017 年，西安電子科技大學(xué)與西安市高新區(qū)、西電電氣集團(tuán)等聯(lián)合成立“陜西半導(dǎo)體先導(dǎo)技術(shù)中心”，中心致力于推動陜西第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)以氮化鎵為代表的射頻器件、功率器件等加速產(chǎn)業(yè)化，2019 年團(tuán)隊向陜西半導(dǎo)體先導(dǎo)技術(shù)中心轉(zhuǎn)讓專利 35 項，作價 2000 萬元，雙方正在聯(lián)合推進(jìn)搭建第三代半導(dǎo)體中試平臺，平臺將會立足西安，服務(wù)全國，提升氮化鎵基射頻器件量產(chǎn)工藝可靠性，實現(xiàn)相關(guān)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化。 （三）關(guān)鍵技術(shù) 本項目由西安電子科技大學(xué)作為技術(shù)攻關(guān)的主要單位，制定技術(shù)路線，保障國家重大科技專項“高效 GaN 微波功率器件及可靠性研究”和“5G 移動通信 GaN 芯片可靠性機(jī)理研究”研究，與華為和中興聯(lián)合開展工程合作項目實施，加快解決器件工藝可靠性工程問題，重點開展氮化鎵微波功率與太赫茲器件工程技術(shù)研究，突破高性能低缺陷外延材料生長、高效率高可靠氮化鎵微波功率器件工藝技術(shù)等關(guān)鍵瓶頸問題，協(xié)助規(guī)模量產(chǎn)高效率 S-Ku 波段典型氮化鎵功率器件和模塊、5G 基站核心射頻模塊。

（一）項目背景 在實際應(yīng)用中，一些油氣管線的閥門與增壓設(shè)備安裝在偏遠(yuǎn)地區(qū)，沒有 4G/5G 基站信號覆蓋，無法對設(shè)備實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，是當(dāng)前面臨的一個主要問題。項目采用北斗短報文通信技術(shù)，其直接依靠衛(wèi)星通信來實現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備遠(yuǎn)程控制，可以大大彌補(bǔ)這一短板，解決實際需求。 （二）項目簡介 油氣管線的閥門通常分為開關(guān)閥與調(diào)節(jié)閥，其中開關(guān)閥只能進(jìn)行閥門的開閉操作，調(diào)節(jié)閥又叫做氣動執(zhí)行器，它可以控制閥門的開度大小。此外工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境以及閥門的狀態(tài)信息還需要對各種傳感設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)控。用戶針對閥門或傳感器的控制或查詢指令需要通過北斗短報文或 4G/5G 的無線通信方式傳遞到控制系統(tǒng)。 項目研制的控制系統(tǒng)由一個微型控制單元（MCU）結(jié)合 RS232、RS485 通信端口，北斗收發(fā)機(jī)與 4G/5G 通信模塊、電磁繼電器，電流轉(zhuǎn)換電路，液晶屏，按鍵等硬件外設(shè)組成，相互協(xié)調(diào)共同實現(xiàn)了對工業(yè)現(xiàn)場閥門及傳感器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、查詢與實時監(jiān)控的功能。 （三）關(guān)鍵技術(shù) 基于北斗短報文通信的指令收發(fā)與控制技術(shù) 一個控制系統(tǒng)可以同時控制兩路開關(guān)閥，一路調(diào)節(jié)閥和八個傳感器，每個閥門與傳感器在一個控制系統(tǒng)下都有唯一的 ID 號，而一個用戶又能夠同時對工業(yè)現(xiàn)場的多個控制系統(tǒng)進(jìn)行控制與查詢操作，針對北斗短報文自定義字段部分進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計，形成三種功能的報文格式，包括指令發(fā)送報文，返回信息報文和定位信息報文。結(jié)合報文中的“設(shè)備卡號”、“閥門號”與“傳感器號”字段即可實現(xiàn)了現(xiàn)場控制系統(tǒng)同多個閥門與傳感器設(shè)備的協(xié)議組網(wǎng)；結(jié)合基于北斗短報文的閥門遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的多路電磁繼電器與電流控制設(shè)備，既能夠?qū)ΜF(xiàn)場多路開關(guān)閥與調(diào)節(jié)閥進(jìn)行精確控制，還能夠?qū)ΜF(xiàn)場閥門或傳感器的狀態(tài)信息進(jìn)行實時檢測或預(yù)警，對設(shè)備所在地經(jīng)緯度信息進(jìn)行查詢，實現(xiàn)了用戶對多設(shè)備的雙向通信。 整個控制系統(tǒng)的指令接收，識別，處理，控制信號的生成，信息回傳等功能均是通過微型控制單元（MCU）的軟件部分實現(xiàn)的。閥門的反饋信號會通過控制系統(tǒng)的 IO 口進(jìn)行檢測，形成閉環(huán)控制，以防止指令的失效或是二次執(zhí)行，增加了控制系統(tǒng)的可靠性。

本發(fā)明申請要解決的問題是，改進(jìn)預(yù)測技術(shù)，提高預(yù)測準(zhǔn)確度。本專利利用高階馬爾科夫模型的原理提出HM-gMTD模型的一種改進(jìn)，即高階HM-gMTD模型，并通過EM算法給出相應(yīng)的參數(shù)估計方法和相應(yīng)的計算方法，并能夠快速進(jìn)行參數(shù)估計，以提高模型預(yù)測的準(zhǔn)確度。

一、產(chǎn)品簡介     本實驗系統(tǒng)覆蓋了光纖光學(xué)、 光纖通信和光纖傳感器等相關(guān)領(lǐng)域。是學(xué)生學(xué)習(xí)并了解光纖傳輸信息和光纖傳感信息的基本原理和相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)實驗設(shè)備，通過實驗掌握相關(guān)的基本原理和基本操作，為以后的學(xué)習(xí)奠定堅實的基礎(chǔ)。涉及的專業(yè)：信息類專業(yè)、通信專業(yè)、光學(xué)專業(yè)、物理專業(yè)、計量測試專業(yè)和儀器科學(xué)專業(yè)等。 二、實驗內(nèi)容 光纖光學(xué)基本知識 1）光纖激光器與光纖的耦合實驗； 2）光纖傳輸損耗性質(zhì)及測量實驗； 3）光纖數(shù)值孔徑（NA）測量實驗； 半導(dǎo)體激光器特性實驗 1）半導(dǎo)體激光器閾值實驗； 2）半導(dǎo)體激光器效率、串聯(lián)電阻和背光電流的測量； 3）半導(dǎo)體激光器的調(diào)制特性實驗； 4） 半導(dǎo)體激光器的結(jié)發(fā)熱效應(yīng)實驗； 光纖無源器件 1）光纖轉(zhuǎn)換器測試實驗； 2）光纖變換器測試實驗； 3）光纖耦合器測試實驗； 4）光纖隔離器特性測試實驗； 5）波分復(fù)用器和解復(fù)用器測試實驗； 6）可調(diào)光纖衰減器測試實驗； 7）光纖機(jī)械光開關(guān)特性測試實驗； 光纖傳感實驗 1）M-Z光纖干涉實驗； 2）光纖溫度傳感實驗； 3）光纖壓力傳感實驗； 光纖通信實驗 1）多模光纖特性測量； 2）單模光纖特性測量； 3）法蘭盤特性測量； 4）衰減器特性測量； 5）光分路器特性測量； 6）光波分復(fù)用器特性測量； 7）回波反損測量； 8）光波長測量； 9）擾模器制作； 10）PI特性測量； 11）光源穩(wěn)定性測量； 12）模擬信號光調(diào)制； 13）模擬信號光接收； 14）圖像信號傳輸； 15）CMI碼型變換實驗； 16）接收定時恢復(fù)電路實驗； 17）消光比測量； 18）加擾碼實驗； 19）5B6B碼型變換實驗； 20）光時域反射測試儀； 21）CDMA擴(kuò)頻調(diào)制解調(diào)實驗； 22）AMI／HDB3終端接口實驗； 23）同步數(shù)據(jù)接口實驗； 24）異步數(shù)據(jù)接口實驗； 25）CMI傳輸系統(tǒng)測試； 26）5B6B線路編碼通信系統(tǒng)綜合測試； 27）CDMA傳輸系統(tǒng)測試； 28）在線誤碼測試； 29）計算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)測試； 30）光纖傳輸系統(tǒng)抗干擾性能測量； 31）同步數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)測試； 6、智能語音光纖通信設(shè)計實驗 本實驗主要涉及語音識別，光纖通信，和智能燈控三部分，利用語音識別電路將語音口令轉(zhuǎn)化為電信號，信號通過遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓饫w發(fā)送給主控電路，最終主控電路根據(jù)解析出的口令來實現(xiàn)控制LED燈的開關(guān)、亮度的切換以及顏色的切換。本實驗實現(xiàn)了聲音信號-電信號-光信號-電信號的一個數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)化的過程，通過本實驗，能夠讓學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)聲光電的數(shù)字傳輸與轉(zhuǎn)化應(yīng)用，以及光纖通信的優(yōu)勢。  三、實驗配置參數(shù) 1、 激光器波長：650±20nm， 功率：≤5mw，輸出端口：FC/PC ； 1310/1550±20nm，功率：1-2.5mw，連續(xù)可調(diào)；輸出端口：FC/PC； 2、可見光功率探頭：中心波長：650nm，最大輸入功率5.5mw； 3、紅外探頭：響應(yīng)波長范圍：800-1700nm； 最大輸入功率：4mw，校準(zhǔn)波長：1550nm/1310nm； 4、光纖數(shù)值孔徑參數(shù)：多模光纖跳線：纖芯直徑62.5um；長：1米； 5光纖機(jī)械光開關(guān)：插入損耗：1310/1550  P1→P2 0.56/0.54 dB ，P1→P3 0.53/0.47 dB ;回波損耗＞50dB ；開關(guān)速度：≦8ms ； 6、高隔離度光纖隔離器：最大插入損耗：0.35dB ；回波損耗：≧50dB ；隔離度：≧30dB ； 7、光纖耦合器：分光比：50% : 50% ；最大插入損耗1310/1550: 3.3dB ; 8、光纖波分復(fù)用器：隔離度：1310nm ：31.8% ；1550nm ：34%；插入損耗：1310nm ：0.30%；1550nm ：0.34% ； 9、光纖可調(diào)衰減器：0-30db可調(diào)； 10、光纖溫度傳感器：測溫范圍：-40°~260°，精度1%； 11、光檢測靈敏度高，實際測試指標(biāo)約-40dBm； 12、可建立臨時應(yīng)急通信系統(tǒng)（點對點距離大于50公里），可傳輸PCM電話、同步數(shù)據(jù)（速率：2.048Mbps），計算機(jī)數(shù)據(jù)、模擬圖像等業(yè)務(wù)。 13、語音識別/聲控芯片：內(nèi)置單聲道m(xù)ono 16-bit A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換；內(nèi)置雙聲道stereo 16-bit D/A 數(shù)模轉(zhuǎn)換；內(nèi)置 20mW 雙聲道耳機(jī)放大器輸出；內(nèi)置 550mW 單聲道揚聲器放大器輸出；支持并行接口或者 SPI 接口；內(nèi)置鎖相電路 PLL，輸入主控時鐘頻率為 2MHz - 34MHz；工作電壓：(VDD: for internal core) 3.3V；48pin 的 QFN 7*7 標(biāo)準(zhǔn)封裝；省電模式耗電：1uA； 14、TF卡(MICRO SD 卡)：存儲空間512M； 15、喇叭：直徑5CM；負(fù)載電阻8歐；額定功率1W；厚度1.1CM ； 16、麥克風(fēng)：3.5mm迷你麥克風(fēng)；靈敏度52DB； 17、光纖收發(fā)器：額定電壓:DC 5V; 物理接口：DB9串口接口與SC接頭；RS-232數(shù)據(jù)傳輸速率： DC-250Kbps； 18、單模光纖跳線：接口：SC-SC單模光纖跳線；類型：單模；工作波長：1310-1550nm；纖芯直徑：9μm。 四、實驗?zāi)康?1、了解光連接器及其原理、種類，實驗操作進(jìn)行連接器參數(shù)測量； 2、掌握光纖偏振控制器工作原理，實驗操作單模光纖偏振狀態(tài)控制； 3、了解光纖耦合器用途及其性能參數(shù)，實驗操作測量耦合器特性參數(shù)測量； 4、了解光纖隔離器用途及其性能參數(shù)，實驗操作光纖隔離器特性參數(shù)測量； 5、了解光纖光開關(guān)用途及其性能參數(shù)，實驗操作光纖光開關(guān)特性參數(shù)測量； 6、了解光波分復(fù)用器（WDM）原理與意義，操作雙波長波分復(fù)用（WDM）原理性實驗； 7、實現(xiàn)聲音信號-電信號-光信號-電信號的一個數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)化的過程，通過本實驗，能夠讓學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)聲光電的數(shù)字傳輸與轉(zhuǎn)化應(yīng)用，以及光纖通信的優(yōu)勢。

本發(fā)明公開了一種基于全雙工多中繼系統(tǒng)的通信方法，屬于無線協(xié)作通信技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明在信源和信宿之間部署多個全雙工中繼節(jié)點對信源信號進(jìn)行接收并解碼，從能夠正確解碼的中繼節(jié)點中選擇一個最優(yōu)中繼節(jié)點將已解碼的信源信號轉(zhuǎn)發(fā)給信宿；同時，信源發(fā)送一個新的信號。由于工作于全雙工模式，最優(yōu)中繼節(jié)點會受到環(huán)路自干擾影響；而其余中繼節(jié)點會受到中繼間干擾影響，鑒于此，本發(fā)明設(shè)計了相應(yīng)的干擾消除技術(shù)并分析了在不同剩余環(huán)路自干擾強(qiáng)度下的系統(tǒng)性能。本發(fā)明通過實驗仿真分析結(jié)果顯示，在正常傳輸速率和信噪比情況下，本發(fā)明具有信號中斷概率低，系統(tǒng)的頻譜效率高，系統(tǒng)魯棒性強(qiáng)的綜合表現(xiàn)。