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一種基于折射率漸變型環(huán)芯光纖的模分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)

此項(xiàng)目具有面向城市交通信號(hào)控制裝備的“軟件和信息服務(wù)業(yè)”特征的技術(shù)屬性。即城市交通信號(hào)自組織控制理論與裝備開發(fā)技術(shù)。 為解決傳統(tǒng)自上而下的城市交通信號(hào)控制方法帶來(lái)的理論難題（如圖所示）: (1)動(dòng)態(tài)特性的非線性、 (2)狀態(tài)參數(shù)的時(shí)變性、(3)系統(tǒng)邊界的開放性、(4)動(dòng)力系統(tǒng)的高階性、(5)相鄰路口的耦合性、 (6)信號(hào)控制的實(shí)時(shí)性等系統(tǒng)屬性，造成的無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性控制的難題。 為此，針對(duì)具有復(fù)雜系統(tǒng)特征的城市交通信號(hào)控制問(wèn)題，項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)首次提出“城市交通信號(hào)自下而上自組織控制理論”（如圖2所示）。即通過(guò)賦于相鄰路口的自組織屬性，可大幅度減少其控制系統(tǒng)自由度和復(fù)雜性。在快速、實(shí)時(shí)控制的假設(shè)前提下，使其信號(hào)控制由原來(lái)的開放性、大自由度、不確定性問(wèn)題，改變?yōu)榉情_放性、小自由度、確定性問(wèn)題。

非線性失真是5G通信系統(tǒng)和其他新興多載波通信系統(tǒng)的主要失真來(lái)源，而數(shù)字預(yù)失真代表著線性化方法發(fā)展趨勢(shì)。目前，數(shù)字預(yù)失真方法均采用了對(duì)非線性器件輸出信號(hào)的包絡(luò)特性進(jìn)行直接線性化的簡(jiǎn)單思路。由于有源非線性器件（如射頻功放）存在最大輸出功率的限制，故此種原理的線性化算法在高能信號(hào)區(qū)會(huì)造成輸出有效增益的明顯下降，也就是難以同時(shí)滿足低功率損失和高線性化效果的要求。這不但造成了低下的電源利用效率，并且造成我國(guó)對(duì)進(jìn)口大功率射頻器件的依賴。 針對(duì)5G通信非線性失真研究的理論空白，申請(qǐng)人率先完成了非線性失真信號(hào)微觀分析法，首次揭示了億萬(wàn)個(gè)隨機(jī)交調(diào)項(xiàng)間的定量關(guān)系，推導(dǎo)出了系統(tǒng)參數(shù)和非線性頻譜間簡(jiǎn)潔的多項(xiàng)式表達(dá)關(guān)系，并將仿真速度提高1100倍。針對(duì)目前射頻電路預(yù)失真方法的原理性缺陷，申請(qǐng)人建立的多級(jí)精細(xì)化數(shù)字信號(hào)預(yù)失真方法實(shí)現(xiàn)了在低功率損耗的條件下取得高度線性化效果，此方法可提高功放的功率利用率，降低我國(guó)對(duì)大功率射頻功放的進(jìn)口依賴。

2018年5月23日，IEEE通信學(xué)會(huì)（IEEE Communications Society）公布了2016-2017年度多媒體通信領(lǐng)域最佳期刊論文獎(jiǎng)（Best Journal Paper Award），我校通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)國(guó)家工程研究中心、通信與信息工程學(xué)院周亮教授以唯一作者身份發(fā)表在IEEE Transactions on Multimedia上的學(xué)術(shù)論文“On data-driven delay estimation for media cloud”摘得這一獎(jiǎng)項(xiàng)。 　　IEEE Communications Society多媒體通信領(lǐng)域最佳期刊論文獎(jiǎng)每?jī)赡暝u(píng)選一次，每次獲評(píng)篇數(shù)不超過(guò)2篇，旨在從最近兩年發(fā)表在IEEE Transactions/Journal/Magazine的高水平期刊論文中遴選出有重大理論創(chuàng)新、重要技術(shù)突破的學(xué)術(shù)論文。本次評(píng)選共有78篇期刊論文進(jìn)入初選，經(jīng)過(guò)評(píng)獎(jiǎng)委員會(huì)（Award Board）9位多媒體通信領(lǐng)域?qū)＜覈?yán)格把關(guān)、層層篩選，周亮教授的上述論文獲得了這一獎(jiǎng)項(xiàng)，這也是2016-2017年度唯一獲獎(jiǎng)?wù)撐摹＋@獎(jiǎng)理由是：該論文通過(guò)對(duì)視頻業(yè)務(wù)從數(shù)據(jù)到內(nèi)容的深度分析，設(shè)計(jì)了端到端用戶體驗(yàn)（QoE）客觀化表征模型，有效解決了網(wǎng)絡(luò)多媒體業(yè)務(wù)用戶主觀體驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)客觀化表征的技術(shù)難題，且進(jìn)一步提出的面向大規(guī)模、海量多媒體業(yè)務(wù)的QoE自動(dòng)測(cè)評(píng)與提升技術(shù)，具有復(fù)雜度低、準(zhǔn)確度高、易部署等優(yōu)點(diǎn)，為大數(shù)據(jù)環(huán)境下高效多媒體通信與服務(wù)開辟了嶄新的解決途徑。 　　周亮教授的獲獎(jiǎng)為提高我校信息與通信學(xué)科的國(guó)際影響力起到了積極的推進(jìn)作用。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)稱 WSN，是由一些具有無(wú)線通信、數(shù)據(jù)采集和處理、協(xié)同合作等功 能的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)協(xié)同組織構(gòu)成的。WSN 的體系結(jié)構(gòu)劃分為應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù) 據(jù)鏈路層和物理層。物理層主要考慮調(diào)制方式、信號(hào)的傳輸效率等方面的問(wèn)題；數(shù)據(jù)鏈路層 負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)接入、多路復(fù)用、數(shù)據(jù)幀檢測(cè)和差錯(cuò)控制、降低節(jié)點(diǎn)間的傳輸沖突等。 目前，研究較多的傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議主要有三類：直接通信型、聚簇層次型]和平 面型。本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)平面型路由協(xié)議的研究，在分層網(wǎng)絡(luò)模型的基礎(chǔ)上，研究適合 WSN 的路 由選擇協(xié)議，提出了一種能量按需的多路徑路由協(xié)議。通過(guò)動(dòng)態(tài)地選擇匯聚節(jié)點(diǎn)，采用基于 能量的多徑路由協(xié)議可使能量消耗均衡，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命，提高數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)率。 

利用納米機(jī)器人為信息載體的“觸控分子通信（touchable molecular communication）”信道模型和體系架構(gòu)，并基于此分析和設(shè)計(jì)靶向給藥和造影成像系統(tǒng)，極大地提高了分子通信效率和實(shí)用性。該文章還入選了IEEE Transactions on NanoBioscience期刊的亮點(diǎn)文章（Featured Article）及高點(diǎn)擊量文章（Top Accessed Article），相關(guān)成果被收入IEEE 1906.1國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 IEEE 1906.1是IEEE首個(gè)以分子通信和納米通信為主旨的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，被列入IEEE通信學(xué)會(huì)“納米通信網(wǎng)絡(luò)最佳讀物”（Best Readings in Nanoscale Communication Networks）。 納米通信網(wǎng)絡(luò)指納米尺度的設(shè)備（如納米生物傳感器和執(zhí)行器）之間通過(guò)信息共享而組成的短距離、小尺度通信網(wǎng)絡(luò)，以協(xié)助納米設(shè)備在較大的空間范圍上完成較復(fù)雜的任務(wù)。這些納米尺度的設(shè)備可以通過(guò)血液注入或者人體植入的方式，在人體單個(gè)器官或者全身分布多個(gè)節(jié)點(diǎn)，形成一個(gè)可存儲(chǔ)、計(jì)算及傳送信息的通信網(wǎng)絡(luò)，完成生理病理信息監(jiān)測(cè)、藥物和造影劑輸送等，同時(shí)與外部監(jiān)控設(shè)備以及無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)相連接，協(xié)助移動(dòng)醫(yī)療和相關(guān)大數(shù)據(jù)處理等。

已有樣品/n電力線載波通信技術(shù)是通過(guò)現(xiàn)有的低壓電力輸送網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)之間的通信互聯(lián)。該技術(shù)無(wú)需鋪設(shè)專線，具有通信成本低、保密性好和覆蓋面廣的優(yōu)點(diǎn)。但電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)頻噪聲大、衰減強(qiáng)和阻抗變化大，給通信可靠性帶來(lái)極大挑戰(zhàn)。科研團(tuán)隊(duì)針對(duì)這一挑戰(zhàn)進(jìn)行了深入、廣泛的研究，建立了電力線網(wǎng)絡(luò)噪聲、衰減及阻抗變化的傳輸特性模型，提出了先進(jìn)的SFOFDM 調(diào)制解調(diào)技術(shù)、基于壓縮感知理論的脈沖噪聲干擾抑制技術(shù)、分級(jí)同步技術(shù)極大地降低了通信虛警和誤警

本發(fā)明公開了一種基于 FPGA 實(shí)現(xiàn)光纖高速實(shí)時(shí)通信的裝置， 包括應(yīng)用層、傳輸層和物理層，傳輸層包括由發(fā)送端和接收端構(gòu)成的 FPGA 內(nèi)核控制模塊，發(fā)送端包括接收并緩存應(yīng)用層數(shù)據(jù)的第一存儲(chǔ)模塊、根據(jù)應(yīng)用層同步周期完成數(shù)據(jù)成幀發(fā)送的發(fā)送端控制器和對(duì)數(shù) 據(jù)編碼并發(fā)送至物理層的編碼模塊;接收端包括從物理層接收數(shù)據(jù)并 解碼的解碼模塊、完成數(shù)據(jù)解幀接收并將從物理層接收的 10 位串行數(shù) 據(jù)流中恢復(fù)出的時(shí)鐘作為接收端工作時(shí)鐘，通過(guò)同步字符中間對(duì)齊方 式

面向日益復(fù)雜多樣的電子產(chǎn)品應(yīng)用場(chǎng)景，電子設(shè)備的小型化進(jìn)程不斷加快，對(duì)于高集成、多模式、多功能的芯片需求飛速高漲。本項(xiàng)研究成果針對(duì)生物醫(yī)療電子、個(gè)人無(wú)線體域網(wǎng)、近距離無(wú)感支付、車載定位、戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)感知、無(wú)人機(jī)導(dǎo)航等應(yīng)用需求，提出一種超寬帶無(wú)線通信兼具FMCW雷達(dá)測(cè)距的復(fù)合型收發(fā)機(jī)創(chuàng)新性結(jié)構(gòu)。收發(fā)機(jī)采用超寬帶射頻調(diào)頻+可再生型鑒頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)通信及雷達(dá)的共架構(gòu)方案；提出多相中頻時(shí)差測(cè)距機(jī)理，將分辨率提高2個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到mm級(jí)精確測(cè)距，動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)大4倍；射頻前端基于電流共享技術(shù)，實(shí)現(xiàn)射頻振蕩器+功放、低噪放+鑒頻+混頻的一體化實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)功耗優(yōu)化40%；提出子載波發(fā)生器+頻率校正環(huán)路的數(shù)字化復(fù)用結(jié)構(gòu)，發(fā)射機(jī)可半數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，從而得到一款支持無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸、時(shí)差/頻差/相差雷達(dá)測(cè)距的極低功耗復(fù)用型收發(fā)芯片。 圖1.研制的通信+雷達(dá)集成收發(fā)機(jī)芯片顯微照片