量子通信論文大全11篇

時間：2023-03-16 15:50:06

緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇量子通信論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

量子通信論文

篇（1）

量子通信（Quantum Teleportation）是指利用量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型的通訊方式。量子通訊是近二十年發展起來的新型交叉學科，是量子論和信息論相結合的新的研究領域。量子通信主要涉及：量子密碼通信、量子遠程傳態和量子密集編碼等，近來這門學科已逐步從理論走向實驗，并向實用化發展。高效安全的信息傳輸日益受到人們的關注?；诹孔恿W的基本原理，量子通信具有高效率和絕對安全等特點，并因此成為國際上量子物理和信息科學的研究熱點。

二、量子通信理論由來

“1935年5月的一天早晨，愛因斯坦像往常一樣準時來到普林斯頓高等研究院的辦公室。他來普林斯頓小鎮快兩年了，已經熟悉并開始喜歡這個恬靜的“室外桃園”。辦公桌上放著他和助手波多爾斯基、羅森一起剛剛發表在《物理評論》上的論文。他拿起來看了看，臉上露出孩子般頑皮的微笑――這回他終于可以戰勝老對手玻爾了。與此同時，在大西洋彼岸的哥本哈根大學玻爾研究所，愛因斯坦的文章立刻引起了物理學家玻爾的關注和不安。這對他來說簡直是個晴天霹靂！玻爾立刻放下所有的工作，他說：‘我們必須睡在問題上?！瘣垡蛩固购筒柺?0世紀兩位最偉大的物理學家，他們都為量子理論的建立做出了奠基性的貢獻。然而，他們對于這個理論的含義卻一直爭論不休。這一爭論被稱為‘關于物理學靈魂的論戰’。”――引自郭光燦院士《愛因斯坦的幽靈：量子糾纏之謎》。

郭光燦院士書中所指的“物理學靈魂”的論戰，與“量子糾纏”現象有著莫大的關系。在量子力學中，有共同來源的兩個微觀粒子之間存在著某種糾纏關系，不管它們被分開多遠，只要一個粒子發生變化就能立即影響到另外一個粒子，即兩個處于糾纏態的粒子無論相距多遠，都能“感知”和影響對方的狀態，這就是量子糾纏。盡管愛因斯坦最早注意到微觀世界中這一現象的存在，但卻不愿意接受它，并斥之為“幽靈般的超距作用（spooky action at a distance）”。

三、駁倒愛因斯坦的實驗論據

對EPR實驗的驗證始于1960年，在1980年終于獲得有說服力的結果。這些是實驗大多都是以光子來做為自旋關聯。主要是利用院子的級聯輻射，選擇出光子動量為0的情形。1982年，法國物理學家艾倫•愛斯派克特（Alain Aspect）和他的小組成功地完成了一項實驗，證實了微觀粒子“量子糾纏”（quantum entanglement）的現象確實存在，這一結論對西方科學的主流世界觀產生了重大的沖擊。它證實了任何兩種物質之間，不管距離多遠，都有可能相互影響，不受四維時空的約束，是非局域的（nonlocal），宇宙在冥冥之中存在深層次的內在聯系。

四、突破傳統的通信方式

1993年，C.H.Bennett提出了量子通信的概念;同年，6位來自不同國家的科學家，提出了利用經典與量子相結合的方法實現量子隱形傳送的方案：將某個粒子的未知量子態傳送到另一個地方，把另一個粒子制備到該量子態上，而原來的粒子仍留在原處。在量子通信系統中，共享信息的兩個人必須共享幾乎一致的兩個成對產生并永遠纏結在一起的光子。一旦信息被帶到第一個光子上，它將會消失并重現在第二個光子上，以實現不加外力方式傳輸信息。不加外力傳輸的概念是以量子物理學為基礎的，它所使用的是具有波、粒兩重性但沒有電荷和質量的光子，而不是常規使用的電子。在量子通信中，報文是以不加外力傳輸方式傳輸的。不加外力傳輸方式就是使信息在一個地方消失，從而使其能在另一個地方出現的過程。它不需要通過空中、太空或線路傳輸。在這一過程中，發送者與接收者共享所需光子的數量，決于所發送報文的長度。在量子通信中，由于光子只能成對產生，因此，所有量子的不加外力方式只能在一個發送者和一個接收者之間進行。如果接收者需要將報文傳送給其他人，則每次必須共享和使用纏結在一起的新的一對光子。因此，量子網絡必須一個鏈路一個鏈路地建立。

利用量子信息技術之一量子密碼術，可實其基本思想是：將原物的信息分成經典信息和量子信息兩部分，它們分別經由經典通道和量子通道傳送給接收者。經典信息是發送者對原物進行某種測量而獲得的，量子信息是發送者在測量中未提取的其余信息；接收者在獲得這兩種信息后，就可以制備出原物量子態的完全復制品。該過程中傳送的僅僅是原物的量子態，而不是原物本身。發送者甚至可以對這個量子態一無所知，而接收者是將別的粒子處于原物的量子態上。在這個方案中，糾纏態的非定域性起著至關重要的作用。量子隱形傳態不僅在物理學領域對人們認識與揭示自然界的神秘規律具有重要意義，而且可以用量子態作為信息載體，通過量子態的傳送完成大容量信息的傳輸，實現原則上不可破譯的量子保密通信。

五、量子通信的發展狀況

量子通信具有傳統通信方式所不具備的絕對安全特性，不但在國家安全、金融等信息安全領域有著重大的應用價值和前景，而且逐漸走進人們的日常生活。

為了讓量子通信從理論走到現實,從上世紀90年代開始,國內外科學家做了大量的研究工作。自1993年美國IBM的研究人員提出量子通信理論以來，美國國家科學基金會、國防高級研究計劃局都對此項目進行了深入的研究，歐盟在1999年集中國際力量致力于量子通信的研究，研究項目多達12個，日本郵政省把量子通信作為21世紀的戰略項目。我國從上世紀80年代開始從事量子光學領域的研究，近幾年來，中國科技大學的量子研究小組在量子通信方面取得了突出的成績。

篇（2）

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）06-0091-02

筆者已從事本科生“通信與電子信息專業英語”課程教學多年。近五年來，筆者對該課程的教學內容和教學方法進行了多次改革，在相關文獻中進行了詳細的介紹[1-2]。其核心是以培養學生的綜合能力為目標，改變以科技文獻閱讀、翻譯為主的教學模式到綜合性更強的教學模式。文獻3中最后一部分內容即從文獻檢索、科技文獻撰寫和制作講稿和匯報角度介紹了相關教學內容[3]。閆麗萍等在文獻4中詳細介紹了電子類專業英文摘要的寫作培養實踐過程[4]。

在2013-2014年度的課程教學中，筆者嘗試通過為每位學生布置不同的作業，包括翻譯文獻、檢索文獻、撰寫文獻綜述、為相關領域的視頻撰寫摘要等各類項目，訓練學生的綜合能力，并收到了較好的效果，避免同類作業抄襲的弊端。但筆者發現仍存在問題，主要集中在兩點：1）由于選課人數多，作業內容和主題與往年的重復率較高。每年該課程的選課人數大致在80～110人之間，因此要做到每年更新所有題目有較大難度；2）學生的課堂參與度較低、互動性小。由于大多數作業無需在課堂上進行匯報，因此學生的參與度不高，師生之間、學生之間的互動很少。

針對上述存在的問題，筆者在2014-2015年度的“通信與電子信息專業英語”課程教學中改進了已有的作業模式，設計和實施了綜合型更強的作業，達到全面培養并考核學生能力的教學目標。下面，筆者將從該課程綜合型作業的設計與實施、教學效果等方面詳細介紹。

1.通信與電子信息專業英語綜合型作業的設計

1.1綜合型作業的內容

“通信與電子信息專業英語”的教學目標包括培養學生下述能力：科技文獻檢索、文獻閱讀、文獻翻譯、初步的科技英語寫作和口頭報告等。課程往屆作業主題涉及面很廣，但不夠精，因此本年度，筆者選擇了少量的精選主題，并根據最新技術，更新了部分舊主題。

筆者圍繞教學目標，設計的綜合型作業內容如下：

作業主題共36個，包括電子與電路、通信理論、信號處理、模式識別、人工智能、機器學習、圖像處理與計算機視覺、數據挖掘、傳感器技術、工程編程語言軟件等領域的最新技術熱點，包括深度學習及應用、智能穿戴、大數據及應用、無線充電、3D打印、無人機、量子計算機、車聯網等。需完成的任務包括：

1）文獻檢索：根據主題，搜集相關文獻資料（中英文均應包括，以英文為主，數量不少于10），需給出詳細的檢索式、關鍵詞、使用的數據庫/網絡數據庫等重要信息，并將整個檢索過程記入說明文檔，并保存所有文獻資料的原文文檔。

2）文獻閱讀：閱讀收集的文獻資料。

3）文獻綜述：根據對文獻的理解，撰寫關于給定主題的綜述報告。

4）制作講稿：以文獻綜述為基礎，制作主題相關的講稿。

此外，按照本科生畢業設計論文的格式規范，筆者給出詳細的作業文檔格式要求，同時要求檢索到的科技文獻需下載并全部提交。

1.2 完成作業的形式

本次教學實踐中，筆者變以個人為單位完成作業形式為小組形式，即將選課學生按照隨機組合的方法分為2人一組（共72人，兩個自然班，本次共36組），共同完成上述綜合型作業任務，并增加學生匯報的人次，讓盡可能多的學生參與到課堂教學過程中。

由于是兩人一組共同完成一項綜合型作業，為體現各自的工作量，在匯報環節中要求一人負責匯報文獻檢索的過程，給出詳細的檢索式以及檢索的結果，另一人負責進行主題匯報。

2.通信與電子信息專業英語綜合作業的實施過程與教學效果

2.1 綜合作業的實施過程

筆者在該課程教學初布置好綜合型作業任務，并選擇部分小組進行課堂匯報，收到了較好效果。其中部分小組結合視頻、圖像、動畫、實際應用等手段介紹相關主題。例如，選擇“量子計算機”的小組，結合“優酷”上的一段視頻詳細介紹量子計算機的基本原理、存在的問題等，達到了為其他同學科普相關知識的目標，在整個主題介紹過程中，將量子計算機領域涉及的重要詞匯一一介紹；報告“深度學習及應用”的小組以視覺信息處理為切入口，介紹了相關理論和研究進展；“選擇超大規模集成電路”的小組結合自身參與上海市大學生科技創新活動中接觸到的各類集成電路介紹主題內容；而選擇“智能手機中的傳感器”主題的小組，結合自己使用的智能手機介紹其中的各類傳感器及其基本原理、發展現狀等。多數報告小組的匯報過程生動、有趣，參與課堂教學的積極性較高，師生、學生之間的互動性加強了。通過本次綜合作業的訓練，學生的綜合能力得以提升。

但該過程中，筆者也發現存在的問題，主要集中在：

1）文獻檢索過程嚴重依賴于網絡，特別是百度，對專業電子數據庫的使用仍不熟練；這是筆者教學多年中一直存在的問題。在2014-2015學年的教學實踐中，仍有接近半數的報告小組在文獻檢索過程中首選百度檢索相關資料，而不是把專業數據庫作為首選。當然，對某些特定主題而言，各位搜索引擎相比專業電子數據庫更有效，這一點，筆者在教學過程中也做了詳細的介紹和說明，指導學生分層次的解決文獻檢索中的問題。

2）英文文獻閱讀能力有待加強；在小組報告中筆者發現，由于專業文獻專業性強且較長，學生普遍怕看英文文獻，在滿足綜合作業的基本要求基礎上，多以閱讀中文文獻閱讀為主，沒有達到課程綜合訓練的目標之一，即英文專業文獻的閱讀訓練。這一點與學生的閱讀習慣、英文水平有較大關系，需要在今后教學中加強引導。

3）小組成員的合作精神有待提高。由于本次教學實踐第一次嘗試將學生隨機組合為小組來協作完成綜合作業，因此面對綜合作業復雜的任務時，如何分配任務、如何合作是學生面臨的首要問題?？紤]到今后就業后學生需具備合作精神，因此，筆者設計了隨機組合的形式?？傮w上，各小組的表現良好，但也出現了部分團隊合作完成作業過程中相互推脫責任，作業完成效果不佳。結合本次教學效果和學生的建議，今后筆者仍將繼續對此進行改進。

4）綜合作業的文檔格式不規范。本次教學實踐中，筆者給出了詳細的文檔提交格式要求，這是按照本科生畢業論文的格式規范制定的，以此訓練學生文檔撰寫的規范性，為今后畢業設計論文及大學生科技創新項目報告的撰寫等做準備。由于之前對文檔格式不作要求，學生對格式一向不重視，造成畢業論文或創新項目中格式問題頻出，需要不斷的糾正。因此筆者在布置綜合作業時給出了詳細的格式要求，以加強訓練，培養學生養成良好習慣，為今后的論文、項目報告或各類競賽論文的撰寫打下基礎。

2.2 綜合作業教學效果及評價

為今后改進綜合作業的質量和教學效果，筆者在課程結束時，設計了綜合作業問卷，讓學生對本次綜合作業的教學效果進行評價，統計情況見表1（參與本次教學的72名本科生參與了問卷）。

表1：綜合作業教學效果評價統計表

從上述表格中可見，學生對本次綜合作業的整體評價較好，普遍認為收獲較大。因此，今后筆者仍將繼續探索相關教學模式。同時，我們也注意到，學生平時閱讀專業文獻的比例很低，今后需給予積極的引導。此外，筆者還對學生會選擇哪些環節作為綜合作業的內容進行了問卷調查，排序由高到低依次為：制作講稿并進行匯報、文獻檢索、文獻綜述、文獻翻譯，由此可見，學生參與教學過程的積極性很高。綜合型作業的實施對教學效果的提升是顯著的。

3.今后的工作

隨著通信與電子信息技術的發展，需對專業英語課程綜合型作業的內容進行不斷的更新。同時，綜合型作業的實施形式仍待進一步探索。

參考文獻：

[1]任蕾. 利用多元化教學資源豐富專業英語教學內容[J].南京：電氣電子教學學報，2014年第36卷第3期，64-66

[2]任蕾，古海云，周薇娜.通信與電子信息專業英語教學探討[J] .南京：電氣電子教學學報，2009年第31卷第4期，110-111

[3]李霞，王娟主編.電子與通信專業英語（第3版）[M].北京：電子工業出版社，2014年7月

[4]閆麗萍，余艷梅，劉長軍，黃卡瑪. 電子類專業英文摘要寫作能力的培養[J].南京：電氣電子教學學報，2014年第36卷第2期，48-50

作者簡介：

篇（3）

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)08-1752-02

如今，應用廣泛的密碼基本都是依靠數學計算方法來實現的――用復雜的數字串對信息進行加密。無論多么復雜的數學密鑰也可以找到規律，破解復雜的數學密碼成為計算網絡安全的重要隱患。由美國專門制定密碼算法的標準機構――美國國家標準技術研究院與美國國家安全局設計的SHA-1密碼算法，早在1994年就被推薦給美國政府和金融系統采用，是美國政府目前應用最廣泛的密碼算法。然而2005年初，山東大學王小云教授和她的研究小組宣布成功破解SHA-1，因為王小云的出現，美國國家標準與技術研究院宣布，美國政府5年內將不再使用SHA-1密碼算法。

隨著信息安全技術的發展,量子通信網絡的安全問題逐漸得到了人們的關注。1984年，Charles Bennett與Gilles Brassard利用量子力學線性疊加原理及不可克隆定理，首次提出了一個量子密鑰協議，稱為BB84協議（BB84 protocol），可以實現安全的秘密通信。1989年IBM公司的Thomas J. Walson研究中心實現了第一次量子密鑰傳輸演示實驗。這些研究成果最終從根本上解決了密鑰分配這一世界性難題。經研究發現以微觀粒子作為信息的載體，利用量子技術，可以解決許多傳統信息理論無法處理或是難以處理的問題?！傲孔用艽a”的概念就是在這種背景下提出的。當前，量子密碼研究的核心內容就是，如何利用量子技術在量子信道上安全可靠地分配密鑰。從數學角度上講如果把握了恰當的方法任何密碼都可破譯，但與傳統密碼學不同，量子密碼學利用物理學原理保護信息。通常把“以量子為信息載體，經由量子信道傳送，在合法用戶之間建立共享密鑰的方法”，稱為量子密鑰分配（quantum key distribution, QKD），其安全性由“海森堡測不準原理”及“單量子不可復制定理”保證。2000年美國Los Alamos實驗室自由空間中使用QKD系統成功實現傳輸距離為80km。目前，量子通信已進入大規模實驗研究階段，預計不久量子通信將成為現實。

“海森堡測不準原理”是量子力學的基本原理，它表明，在同一時刻以相同的精度測定量子的位置與動量是不可能的，只能精確測定兩者之一。“單量子不可復制定理”是“海森堡測不準原理”的推論，它表明，在不知道量子狀態的情況下復制單個量子是不可能的，因為要復制單個量子就只能先作測量，而測量必然改變量子的狀態，所以說不可能。可利用量子的這些特性來解決秘密密鑰分發的難題。

1量子密碼理論

量子密碼技術應用量子力學的基本理論,包括海森伯格的測不準原理和單光子的不可分割性,從而解決了典型密碼一直無法完善處理的安全性問題。假設竊聽者可觀察到傳統信道上發送的信息，也可觀察及重發量子信道上的光子。

Alice每發送出一個光子，Bob就隨機選擇一個相應的極化基B1或B2對收到的光子進行測量。因此，對Alice發出每一個光子，Bob就根據選擇的極化基對光子的測量得到一個元（即集合｛|〉，|〉，|〉，|〉｝中的一個元）。Bob記下他的測量并保密。當Alice發送完相應于m的所有比特的光子后，Bob告訴Alice他測量每個光子的極化基。Alice則反饋Bob她發送的光子極性的正確基。他們保存使用了相同基的比特，而拋棄其他使用不同基的比特。由于使用了兩個不同的基，因此Bob所獲得的比特大約會有一半與Alice所發送的比特相同。這樣Alice與Bob就可將Bob所得到的與Alice所發送的相同的比特用作傳統密碼系統的密鑰

2量子密碼安全協議

Charles H. Bennett與Gilles Brassard 1984年發表的論文中提到的量子密碼分發協議，后來被稱為BB84協議。BB84協議是最早描述如何利用光子的偏振態來傳輸信息的。發送者Alice和接收者Bob用量子信道來傳輸量子態。如果用光子作為量子態載體，對應的量子信道可以是光纖。另外他們還需要一條公共經典信道，比如無線電或因特網。公共信道的安全性不需考慮，BB84協議在設計時已考慮到了兩種信道都被第三方Eve竊聽的可能。

3量子共享密鑰舉例

假設Alice與Bob想借助量子信息建立他們的共享密鑰進行秘密通信。首先他們需要兩個信道：一個是量子信道，另一個是傳統信道。他們利用量子信道來交換從糾纏光子源泉分享出來的極化光子，利用傳統信道將通常的信息發送給對方。假設竊聽者可觀察到傳統信道上發送的信息，也可觀察及重發量子信道上的光子。

假設Alice先選定一個比特串m=0111001010發送給Bob。Alice隨機選擇極化基：

B1，B2，B1，B1，B2，B2，B1，B2，B2，B2

則她發送量子比特（即光子）給Bob：

|〉，|〉，|〉，|〉，|〉，|〉，|〉，|〉，|〉，|〉

Bob隨機選擇極化基：

B2，B2，B2，B1，B2，B1，B1，B2，B2，B1

然后對Alice發送的量子比特進行測量，并記下每次測量的結果。且Bob告訴Alice他選擇的極化基。Alice則反饋Bob他選擇的第2、4、5、7、8、9個極化基與她選擇的相同。于是：

|〉，|〉，|〉，|〉，|〉，|〉

就是Bob測量到的正確結果，它們對應的比特是：1，1，0，1，0，1。因此Alice與Bob就得到了相同的比特串110101，他們就可用此比特串作為秘密通信的密鑰。如果Alice發送一個大約112長的量子比特串給Bob，則他們就可得到一個可用于DES加密體制的56比特的密鑰。

4量子密鑰分發

一般來說，利用量子（態）進行秘密密鑰分發的過程可由下面幾個步驟組成。

1）量子傳輸：設Alice與Bob要利用量子信道建立一個共享的密鑰，則Alice隨機選取單光子脈沖的光子極化態和極化基將其發送給Bob。Bob再隨機選擇極化基進行測量，將測量到的量子比特串秘密保存。

2）數據篩選：由于傳輸過程中噪聲以及竊聽者的干擾等原因將使量子信道中的光子極化態發生改變，還有Bob的接受儀器測量的失誤等各種因素，會影響Bob測量到的量子比特串，所以必須在一定的誤差范圍內對量子數據進行篩選，以得到確定的密碼串。

3）數據糾錯：如果經數據篩選后通信雙方仍不能保證各自保存的全部數據無偏差，可對數據進行糾錯。目前比較好的方法是采用奇但凡校驗，具體做法：Alice與Bob將數據分為若干個數據區，然后逐區比較各數據區的奇偶校驗子。例如計算一個數據區的1的個數并進行比較，如果不相同，則將該數據區再強加于人發，然后再繼續上面的過程。在對某一數據區進行比較時，雙方約定放棄該數據區的最后一個比特。并且操作過程重復多次，可在很大程度上減少竊聽者所獲得的密鑰信息量。量子信息論的研究表明這樣做可使竊聽者所獲得的信息量按指數級減少。雖然數據糾錯減少了密鑰的信息量，但保證了密鑰的安全性。

綜上所述，隨著科技的進步，信息交換手段越來越先進，速度也越來越快，信息的內容和形式越來越豐富，信息的規模也越來越大。由于信息量的集聚增加，保密需求也從軍事、政治和外交領域擴展到民用和商用。量子密碼學正在逐步滲透到通信、電子政務、金融系統乃至航天科技。我國是國際上最早從事量子密碼技術研究的國家之一，20多年來，我國密碼科技工作者在蕪湖“量子政務網”等多個項目中取得優異成績，我們正在逐步邁進量子信息時代。

參考文獻：

［1］徐茂智.信息安全與密碼學[M] .北京:北京清華大學出版社,2007.

［2］馬瑞霖.量子密碼通信[M] .北京:北京科學出版社,2006,6.

［3］吳吉義.軟件項目管理理論與案例分析[M] .北京:北京中國電力出版社,2007.

［4］曾貴華.量子密碼學[M].北京:北京科學出版社,2006.

［5］曹軼樂,楊伯君.量子密碼術[J].光通信技術,2004,4.

篇（4）

2.考慮電力通信網可靠性的業務路由優化分配方法

3.廣域后備保護通信模式及其性能評估

4.衛星通信的近期發展與前景展望

5.空間激光通信研究現狀及發展趨勢

6.現代化礦井通信技術與系統

7.高速鐵路移動通信系統關鍵技術的演進與發展

8.智能變電站通信網絡狀態監測信息模型及配置描述

9.信息與通信地理學的學科性質、發展歷程與研究主題

10.構建新一代智能配用電通信網建議

11.基于EPOCHS平臺的智能配電網通信系統仿真

12.電力通信網脆弱性分析

13.通信電臺電磁輻射效應機理

14.4G通信技術綜述

15.電力和信息通信系統混合仿真方法綜述

16.面向智能電網的配用電通信網絡研究

17.基于SDH光網絡的分層區域式保護通信系統的可靠性研究

18.調度與變電站一體化系統鏈路狀態監測與TCP通信方案

19.煤礦事故特點與煤礦通信、人員定位及監視新技術

20.Tor匿名通信流量在線識別方法

21.煤礦安全生產監控與通信技術

22.配電通信網業務斷面流量分析方法

23.光纖通信概述

24.電力通信及其在智能電網中的應用

25.WAMS通信業務的系統有效性建模與仿真

26.基于API的Win32串口通信編程技術

27.第五代移動通信網絡體系架構及其關鍵技術

28.量子通信現狀與展望

29.配電網EPON通信接入與分區自治

30.基于業務的電力通信網風險評價方法

31.移動通信技術擴散的實證研究:基于中國1990-2012年的統計數據

32.基于IPv6的電力線載波通信分片獨立的重傳機制

33.空間激光通信捕獲、對準、跟蹤系統動態演示實驗

34.基于時頻峰值濾波的電力線通信噪聲消除方法

35.通信網絡能耗分析與節能技術應用

36.“日盲”紫外光通信網絡中節點覆蓋范圍研究

37.基于壓縮感知的脈沖同步的混沌保密通信系統

38.淺談4G移動通信系統的關鍵技術與發展

39.量子安全直接通信

40.一種繼電保護故障信息系統在線通信報文分析工程方案

41.光纖通信的發展趨勢及應用

42.智能配電網通信組網技術研究及應用

43.基于空間激光通信組網四反射鏡動態對準研究

44.運用虛擬仿真實驗改革通信原理實驗教學

45.淺談超寬帶無線通信技術的發展

46.5G移動通信發展趨勢與若干關鍵技術

47.SM2加密體系在智能變電站站內通信中的應用

48.現代信息安全與混沌保密通信應用研究的進展

49.中美4G移動通信技術專利信息比較研究

50.衛星激光通信現狀與發展趨勢

51.VC中應用MSComm控件實現串口通信

52.青?！鞑亟恢绷髀摼W工程輸電線路在線監測通信網絡設計與應用

53.移動通信網絡中的協作通信

54.空間激光通信組網光學原理研究

55.計算機技術在通信中的應用研究

56.面向5G無線通信系統的關鍵技術綜述

57.基于C8051F020單片機的RS485串行通信設計

58.智能變電站過程層網絡報文特性分析與通信配置研究

59.基于業務風險均衡度的電力通信網可靠性評估算法

60.基于4G通信技術的無線網絡安全通信分析

61.無線激光通信系統弱光干擾技術

62.基于SJA1000的CAN總線通信系統的設計

63.10kV電力線載波通信自動組網算法

64.數控系統現場總線可靠通信機制的研究

65.基于WiFi的煤礦井下應急救援無線通信系統的研究

66.機載激光通信系統發展現狀與趨勢

67.軟件定義的能源互聯網信息通信技術研究

68.一點對多點同時空間激光通信光學跟瞄技術研究

69.開放式自動需求響應通信規范的發展和應用綜述

70.兆瓦(MW)級海島微電網通信網絡架構研究及工程應用

71.帶通信約束的多無人機協同搜索中的目標分配

72.基于信道認知在線可定義的電力線載波通信方法

73.一種基于混沌系統部分序列參數辨識的混沌保密通信方法

74.智能配電網無線傳感器網絡數據通信的QoS-MAC層模型

75.無線紫外光散射通信中多信道接入技術研究

76.水下無線通信技術發展研究

77.深空、自由空間、非可視散射和水下激光光子通信

78.基于光電反饋延遲的多點耦合混沌同步和通信

79.面向異步通信機制的無線傳感器網絡及其MAC協議研究

80.不可靠通信環境下無線傳感器網絡最小能耗廣播算法

81.中間環節市場結構與價值鏈治理者的決定——以2G和3G時代中國移動通信產業為例

82.基于IEEE802.11p高速車路通信環境研究

83.太赫茲通信技術的研究與展望

84.一種分布式電源并網監控通信適應性評價方法

85.不同耦合方式和耦合強度對電力-通信耦合網絡的影響

86.太赫茲通信技術研究進展

87.低壓電力線通信網絡特性模型與組網算法

88.基于LabVIEW的監控界面設計與單片機的串行通信

89.聯盟網絡的小世界性對企業創新影響的實證研究——基于中國通信設備產業的分析

90.基于共享內存的Xen虛擬機間通信的研究

91.考慮通信系統影響的電力系統綜合脆弱性評估

92.貓眼逆向調制自由空間激光通信技術的研究進展

93.擴頻通信技術淺談

94.基于信息熵的電力通信網脆弱性評價方法

95.安全高效礦井通信系統技術要求

96.無線紫外光非直視通信信道容量估算與分析

97.基于高能效無線接入網的綠色無線通信關鍵技術研究

篇（5）

2紫外納米激光器

繼微型激光器、微碟激光器、微環激光器、量子雪崩激光器問世后，美國加利福尼亞伯克利大學的化學家楊佩東及其同事制成了室溫納米激光器。這種氧化鋅納米激光器在光激勵下能發射線寬小于0.3nm、波長為385nm的激光，被認為是世界上最小的激光器，也是采用納米技術制造的首批實際器件之一。在開發的初始階段，研究人員就預言這種ZnO納米激光器容易制作、亮度高、體積小，性能等同甚至優于GaN藍光激光器。由于能制作高密度納米線陣列，所以，ZnO納米激光器可以進入許多今天的GaAs器件不可能涉及的應用領域。為了生長這種激光器，ZnO納米線要用催化外延晶體生長的氣相輸運法合成。首先，在藍寶石襯底上涂敷一層1nm~3.5nm厚的金膜，然后把它放到一個氧化鋁舟上，將材料和襯底在氨氣流中加熱到880℃~905℃，產生Zn蒸汽，再將Zn蒸汽輸運到襯底上，在2min~10min的生長過程內生成截面積為六邊形的2μm~10μm的納米線。研究人員發現，ZnO納米線形成天然的激光腔，其直徑為20nm~150nm，其大部分（95％）直徑在70nm~100nm。為了研究納米線的受激發射，研究人員用Nd:YAG激光器（266nm波長，3ns脈寬）的四次諧波輸出在溫室下對樣品進行光泵浦。在發射光譜演變期間，光隨泵浦功率的增大而激射，當激射超過ZnO納米線的閾值（約為40kW／cm）時，發射光譜中會出現最高點，這些最高點的線寬小于0.3nm，比閾值以下自發射頂點的線寬小1/50以上。這些窄的線寬及發射強度的迅速提高使研究人員得出結論：受激發射的確發生在這些納米線中。因此，這種納米線陣列可以作為天然的諧振腔，進而成為理想的微型激光光源。研究人員相信，這種短波長納米激光器可應用在光計算、信息存儲和納米分析儀等領域中。

3量子阱激光器

2010年前后，蝕刻在半導體片上的線路寬度將達到100nm以下，在電路中移動的將只有少數幾個電子，一個電子的增加和減少都會給電路的運行造成很大影響。為了解決這一問題，量子阱激光器就誕生了。在量子力學中，把能夠對電子的運動產生約束并使其量子化的勢場稱之成為量子阱。而利用這種量子約束在半導體激光器的有源層中形成量子能級，使能級之間的電子躍遷支配激光器的受激輻射，這就是量子阱激光器。目前，量子阱激光器有兩種類型：量子線激光器和量子點激光器。

3.1量子線激光器

近日，科學家研制出功率比傳統激光器大1000倍的量子線激光器，從而向創造速度更快的計算機和通信設備邁進了一大步。這種激光器可以提高音頻、視頻、因特網及其他采用光纖網絡的通信方式的速度，它是由來自耶魯大學、位于新澤西洲的朗訊科技公司貝爾實驗室及德國德累斯頓馬克斯·普朗克物理研究所的科學家們共同研制的。這些較高功率的激光器會減少對昂貴的中繼器的要求，因為這些中繼器在通信線路中每隔80km（50mile）安裝一個，再次產生激光脈沖，脈沖在光纖中傳播時強度會減弱（中繼器）。

3.2量子點激光器

由直徑小于20nm的一堆物質構成或者相當于60個硅原子排成一串的長度的量子點，可以控制非常小的電子群的運動而不與量子效應沖突?？茖W家們希望用量子點代替量子線獲得更大的收獲，但是，研究人員已制成的量子點激光器卻不盡人意。原因是多方面的，包括制造一些大小幾乎完全相同的電子群有困難。大多數量子裝置要在極低的溫度條件下工作，甚至微小的熱量也會使電子變得難以控制，并且陷入量子效應的困境。但是，通過改變材料使量子點能夠更牢地約束電子，日本電子技術實驗室的松本和斯坦福大學的詹姆斯和哈里斯等少數幾位工程師最近已制成可在室溫下工作的單電子晶體管。但很多問題仍有待解決，開關速度不高，偶然的電能容易使單個電子脫離預定的路線。因此，大多數科學家正在努力研制全新的方法，而不是仿照目前的計算機設計量子裝置。

4微腔激光器

微腔激光器是當代半導體研究領域的熱點之一，它采用了現代超精細加工技術和超薄材料加工技術，具有高集成度、低噪聲的特點，其功耗低的特點尤為顯著，100萬個激光器同時工作，功耗只有5W。

該激光器主要的類型就是微碟激光器，即一種形如碟型的微腔激光器，最早由貝爾實驗室開發成功。其內部為采用先進的蝕刻工藝蝕刻出的直徑只有幾微米、厚度只有100nm的極薄的微型園碟，園碟的周圍是空氣，下面靠一個微小的底座支撐。由于半導體和空氣的折射率相差很大，微碟內產生的光在此結構內發射，直到所產生的光波積累足夠多的能量后沿著它的邊緣折射，這種激光器的工作效率很高、能量閾值很低，工作時只需大約100μA的電流。

長春光學精密機械學院高功率半導體激光國家重點實驗室和中國科學院北京半導體研究所從經典量子電動力學理論出發研究了微碟激光器的工作原理，采用光刻、反應離子刻蝕和選擇化學腐蝕等微細加工技術制備出直徑為9.5μm、低溫光抽運InGaAs／InGaAsP多量子阱碟狀微腔激光器。它在光通訊、光互聯和光信息處理等方面有著很好的應用前景，可用作信息高速公路中最理想的光源。

微腔光子技術，如微腔探測器、微腔諧振器、微腔光晶體管、微腔放大器及其集成技術研究的突破，可使超大規模集成光子回路成為現實。因此，包括美國在內的一些發達國家都在微腔激光器的研究方面投人大量的人力和物力。長春光機與物理所的科技人員打破常規，用光刻方法實現了碟型微腔激光器件的圖形轉移，用濕法及干法刻蝕技術制作出碟型微腔結構，在國內首次研制出直徑分別為8μm、4.5μm和2μm的光泵浦InGaAs／InGaAsP微碟激光器。其中，2μm直徑的微碟激光器在77K溫度下的激射闊值功率為5μW，是目前國際上報道中的最好水平。此外，他們還在國內首次研制出激射波長為1.55μm，激射閾值電流為2.3mA，在77K下激射直徑為10μm的電泵浦InGaAs／InGaAsP微碟激光器以及國際上首個帶有引出電極結構的電泵浦微柱激光器。值得一提的是，這種微碟激光器具有高集成度、低閾值、低功耗、低噪聲、極高的響應、可動態模式工作等優點，在光通信、光互連、光信息處理等方面的應用前景廣闊，可用于大規模光子器件集成光路，并可與光纖通信網絡和大規模、超大規模集成電路匹配，組成光電子信息集成網絡，是當代信息高速公路技術中最理想的光源；同時，可以和其他光電子元件實現單元集成，用于邏輯運算、光網絡中的光互連等。

5新型納米激光器

篇（6）

本書編者Edik U.Rafailov教授1987年以來一直從事連續譜和超短脈沖激光器、非線性光學和集成光學的研究和開發。他2005年到敦提大學（Dundee University）工作，組建了一個光子學和納米科學研究組。他曾發表250多篇論文，編著了一本著作，在美國和英國有8項專利。他當前的研究興趣包括：新穎的高功率連續波長、短脈沖或超短脈沖激光器，紫外/可見/紅外和THz輻射，納米結構，非線性光學和生物光子學。

篇（7）

中圖分類號：TN918 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（a）-0007-02

Abstract：For the traditional satellite navigation and global positioning system， the positioning accuracy is limited by the energy and bandwidth of electromagnetic pulses. With the development of quantum mechanics， laser pulses are used to replace the electromagnetic pulse signal and realize a high positioning precision approximating the physical limits because of their quantum entanglement properties， which is named as“quantum positioning system”. To describe the basic principle and characteristics of the quantum positioning advantages， while its key technologies and the broad application prospect in the future are analyzed as well.

Key Words：Quantum Positioning；quantum entanglement；Hong-Ou-Mandel interference

衛星導航定位技術以天基人造衛星為基本平臺，能夠為全球海、陸、空、天各類軍民用載體提供全天候、二十四小時連續不間斷的高精度三維位置、速度和時間信息。目前技術成熟的衛星導航定位系統，包括美國的全球定位系統（Global Position System，GPS），歐洲導航定位衛星系統，我國的北斗導航系統，廣泛應用于交通導航、衛星授時應用、應急指揮、民用水情測報服務等，發揮了非常重要的作用。

雖然GPS在導航定位領域獲得了前所未有的成功，但仍然存在以下幾個方面的問題。

（1）定位精度仍然不夠高，系統體制仍存在著物理極限。因為GPS定位的原理是通過重復地向空間發射電磁波信號，檢測電磁波到達待測點的時間延遲來實現的，這種以經典物理學為基礎的方法受到所能實現的可利用功率及帶寬的限制，其測量精度很難獲得進一步的提高。此外，電磁波信號受到電離層和對流層的干擾，特別在城市、山區等復雜自然環境下，由于高層建筑、樹木等對信號的影響，會導致信號的非直線傳播，從而使得不同環境下的導航效果具有比較大的差異。

（2）保密性較差，美國斯坦福大學設立有一個專業實驗室，主要截獲并分析全球所有的衛星信號，華裔學者Grace Xingxin Gao在2008年的博士論文《Towards navigation based on 120 satellites： analyzing the new signals》，較為詳細地闡述了衛星信號的跟蹤與破譯方法，雖然不能確信是否能夠破譯所有的偽隨機碼，但至少是可以部分破譯的。

（3）抗干擾能力差，與其他傳感器系統相比，GPS信號強度很弱，因此更加容易受到電磁干擾，使基于GPS的導航系統存在穩定性漏洞。

由于存在著這些缺陷，美國投入巨資完善并發展GPS系統?；诹孔蛹夹g的量子定位系統（Quantum Positioning System， QPS）作為一種定位精度高、保密性能強的導航定位技術，就是其發展重點之一。量子定位的概念最先是由美國麻省理工學院研究人員于2001年提出，其與傳統定位系統的本質區別在于所采用信號的不同。傳統定位如GPS系統采用的是基于重復發送電磁波脈沖測量信號達到時間，通過計算得到距離信息，而量子定位系統采用的是具有量子特性的光子脈沖。利用光子的微觀量子特性，如量子糾纏和量子壓縮態，量子定位系統就能夠超越經典測量中能量、帶寬和精度的限制，精度可接近海森堡測不準原理所限定的物理極限。

1 量子定位技術的關鍵技術

1.1 量子定位系統的原理

量子定位技術利用具有量子特性的激光脈沖，取代傳統GPS的微波信號來實現精確定位。區別于微波信號的長波長波束覆蓋寬，激光的波長很短指向性很高，衛星與用戶間的傳統同步方法不再適用。因此量子定位系統的定位不應是取代現有GPS，而是與GPS相結合，實現安全高精度的定位目的。通過對量子定位技術原理的研究與優選，提出具有實用性的量子定位系統體系架構以及面向用戶的應用模式，才能將量子定位系統推廣應用。

量子定位系統由量子糾纏態光源、HOM干涉測量部分以及系統控制部分組成，其基本原理與關鍵特性如下。

（1）高性能量子糾纏態光源。在光與非線性晶體相互作用的過程中，能夠產生一種非線性光學效應，這種效應一對低頻率光子具有很強的量子糾纏、關聯和非定域特性，可實現時間和空間上的高精度測量。作為光源，光子糾纏態的糾纏純度、退相干時間對系統性能將產生巨大的影響。

（2）高穩定HOM干涉測量與處理。在量子力學的Hong-Ou-Mandel（HOM）干涉中，由于雙光子的糾纏特性，干涉是不可區分的雙光子整體態。當兩個光子在時域上同時到達分束片上時，雙光子態不可區分，此時干涉出現，兩個探測器的計數出現強的反關聯。反之，當我們改變一條鏈路中的延時，致使復合計數出現強的反關聯時，即可知道此時兩個光子在時域上不可區分。這正是利用HOM干涉實現量子定位系統的基本原理。

（3）高精度ATP與時間同步技術：在單組基線的系統中，需通過改變可控反射模塊來實現基線與待測點r0之間建立穩定的光鏈路。二者的精確指向將影響到最終定位的精度，因此對反射模塊的反射角度需要進行反饋控制。在利用參考光實現對于待測點ATP（獲取、跟蹤、瞄準）之后，定位過程將通過精密調整延時并觀測探測器的復合計數來實現。

1.2 量子定位系統與量子保密通信的結合技術

原理上，量子定位系統與量子保密通信都是基于量子糾纏態的分發與后處理。因此，在同一套系統中實現兩種功能具有可行性。研究在量子定位過程中引入量子保密通信的技術，實現對交互信息的保密處理，提高量子定位系統的安全性。兩者相結合，能夠充分發揮量子定位系統技術優勢的方法，能有效提升量子定位的使用程度，是未來量子定位系統的一個應用方向。

1.3 大氣、重力場環境的干擾校正技術

與GPS類似，為了實現寬覆蓋、全天候工作，星載平臺將是未來量子定位系統走向實用化的最佳平臺。對于LEO低軌衛星等自由空間傳輸的星地鏈路而言，大氣的損耗、湍流、散射，重力場對于授時的影響都是系統中必須考慮的因素，必須通過對環境的建模與仿真，分析對信息傳輸鏈路的影響，以實現量子定位系統的校正。

2 量子定位技術的發展前景

量子定位技術作為一種不同于傳統GPS的新型精確定位技術，是量子光學和通信導航技術相融合的典范。這項技術的深入研究，能為下一代高精度導航系統提供量子水平的定位精度。特別是在以下兩個方面。

（1）量子定位系統技術理論和工程實現將促進電子信息系統進入量子時代。

隨著信息化社會的發展，未來將逐步進入量子的時代。在量子領域的實用化進程中，高性能、大規模的量子設備（如星地量子保密通信、量子計算處理芯片、高性能糾纏源）已逐步面世。這也為量子定位技術逐步實用化提供了良好的基礎。

（2）量子定位系統與量子密碼技術的結合是未來實用化的最佳途徑。

篇（8）

2016年三位教師“感動中國”

支月英

19歲的南昌姑娘不顧家人反對，只身離家堅守深山36載

學校：江西奉新泥洋小學教師

頒獎詞：芳蘭振蕙葉

你跋涉了許多路，總是圍繞著大山；吃了很多苦，但給孩子們的都是甜。堅守才有希望，這是你的信念。36年，絢爛了兩代人的童年，花白了你的麻花辮。

堅守深山36載的鄉村教師

1980年江西奉新縣邊遠山村教師奇缺，19歲的南昌姑娘支月英不顧家人反對，只身到離家兩百多公里、海拔近千米且路不通的泥洋小學教書，成為一名深山女教師。

“山里的孩子們與外界接觸很少，掌握知識是他們走出大山的希望。” 這是支撐支月英留守深山的精神支柱。為了讓山村孩子也能享受到好的教育，她堅守深山36載。

這些年，各級領導去看望她，多次提出給她調換工作，但她都婉言謝絕。

2012年，比泥洋小學更偏遠的白洋教學點學生家長，聯名要求支月英老師去白洋任教。她毫不猶豫地答應了，成了這個教學點第一位公辦教師。

別的教師都是往山外走，可她卻往深山里去，家里人很不理解，擔心她的身體。但是支月英認為，“山里需要我！總要有人做出犧牲，為什么不能是我呢？”

在山區從教數十年，支月英也落下了一身?。阂恢谎劬缀蹩床灰姡恢欢涞穆犃λト鯂乐兀ぷ咏洺Ｍ吹冒l不出聲。另外，甲減和糖尿病讓她每天不離藥。

已到了法定的退休年齡，支老師的去留一直是村民最關心的問題?？芍г掠⑺坪踹€沒把退休提上議事日程，她放不下山里的孩子，擔心沒有新的老師愿意來。

歲月如梭，支月英以36年的愛與執著，以培育深山兩代人的實際行動，譜寫了一名人民教師的光榮詩篇。2016年，她被評為感動中國人物，為老師的堅守點贊！

郭小平

醫院院長的“愛心小課堂”，終為艾滋病患兒撐起一片天

學校：臨汾紅絲帶學校

頒獎詞：暖帶入春風

瘦弱的孩子需要關愛，這間病房改成的教室，是溫暖的避難所。你用12年艱辛，呵護孩子，也融化人心，郭校長，你是風雨中張開羽翼的強者。

“愛心小課堂”終成“紅絲帶學?！?/p>

2004年，山西臨汾第三人民醫院院長郭小平見艾滋病區幾個孩子到年齡卻沒法上學，便辦起“愛心小課堂”，在這些孩子接受治療的同時，能夠讓他們學習知識。

后在各界支持下，臨汾紅絲帶學校掛牌成立。建學校讓郭小平飽受爭議，但他仍堅持，說只愿有一天艾滋患兒能到正常學校上學！

漸漸地，這所特殊的小學引起了社會各界的關注，省、市相關部門領導多次來看望慰問住院治療的患者和孩子們，學校也建起了綜合教學樓，治療條件和教學條件都大為改觀。

在郭小平6年的堅持和努力下，2011年，臨汾紅絲帶學校正式掛牌成立，納入國民教育系列。 “紅絲帶學?！鄙矸萁K于合法化，郭小平多年的愿望終于實現。

這里目前生活著33個年齡不同的孩子，因為感染艾滋病，他們失去了父母、親人，也因為攜帶艾滋病毒，他們在誤解和歧視中被迫離開家鄉。

為艾滋病孩子辦學校，有人說好，有人說不好，在爭議中，靠著一腔熱血，以及對感染艾滋病孩子不離不棄的信念，郭小平用自己瘦弱的身軀為這些孩子們營造了一個溫暖的家。

醫療技術逐漸發展，但是人們的意識還沒有完全跟上，對于艾滋病的歧視依舊在我們身邊蔓延。為艾滋患兒建學校讓郭小平飽受爭議，但是總有人要去面對、去帶領，他說只愿有一天艾滋患兒能到正常學校上學。

潘建偉

在世界最前排和宇宙對話，世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”首席科學家

學校：中國科技大學

頒獎詞：曙色滿東方

嗅每一片落葉的味道，對世界保持著孩童般的好奇。只是和科學糾纏，保持與名利的距離。站在世界的最前排，和宇宙對話，以先賢的名義，做前無古人的事業。

他的夢想是在中國建一個世界一流的量子物理實驗室

在奧地利留學時，潘建偉告訴導師，他的夢想是在中國建一個世界一流的量子物理實驗室。

1997年以來，潘建偉在世界上系統地開創了量子通信的實驗研究領域，在量子信息論和量子基礎研究領域取得突出的、具有國際廣泛影響的成果。

1998年潘建偉與愛因斯坦等21位世界著名科學家的論文一道入選了《自然》雜志物理學百年經典。

熱愛祖國，獻身科學。盡管國外很多科研機構極力挽留，但潘建偉像錢學森、嚴濟慈、郭永懷等前輩一樣克服困難毅然回國。2000年他回到中國科學技術大學。潘建偉說：“我只有一個單純的身份，那就是中國科學技術大學教授?！?/p>

2016年8月16日，中國自主研制的世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”成功l射，它在世界上首次實現衛星和地面間的量子通信，該項目首席科學家正是潘建偉。

潘建偉除了擔負國家量子信息所研究工作外還是博導，他認為，科研和教學最大的不同是科研需要創新，保持在國際市場爭第一。但教學是把自己所學的東西和體會傳授給學生。

教學過程中，他注重學生創造力的培養，善于用淺顯的語言講授復雜的知識，他說：“學生了解越深刻，創造力越提升，我就會覺得非常高興。這種高興跟做出了一個很好的實驗工作是完全一樣的。培養學生對永久增加科研動力非常重要?！?/p>

為什么年年都有教師入選感動中國年度人物

回顧歷年感動中國，幾乎每年都有老師的身影，他們大多來自一線，大多默默無聞，但他們還是用自己的行動感動了中國。

為什么年年都有老師感動中國？為什么老師最容易感動中國？這背后體現了教師這個職業哪些特點和光榮？小編這就帶您來盤一盤他們的“感動點”在哪里！

1希望

他感動中國，因為給人以希望

2015年感動中國年度十大人物：“化緣校長” 莫振高用自己微薄的工資資助近300名貧困生，為了讓學生順利進入大學，他還不惜一切到企業、工地為貧困學子“化緣”。近10年來，莫振高先后籌集3000多萬元善款，資助1.8萬名貧困生圓了大學夢。

2009年感動中國年度十大人物：“80后”教師李靈，自籌經費在家鄉周口淮陽許灣鄉創辦希望小學，李靈為建學校已挪用家中20萬元，并欠下8萬元外債，她用微薄的身軀挑起孩子沉甸甸的夢想。

2008年感動中國年度十大人物：從漢族地區來的李桂林、陸建芬夫妻在梁山北部峽谷絕壁上的彝寨扎根18年，把知識的種子播種在彝寨，為村民走出彝寨架起“云梯”。

探因：他們在最崎嶇的路上點亮了知識的火把，照亮學生的前程

教師，從來都是一個充滿希望的稱呼――教書育人，以為人師。

無論是“化緣校長”莫振高，“80后”教師李靈，還是李桂林、陸建芬夫婦，他們都在最崎嶇的路上點亮了知識的火把，照亮學生的前程，給予學生最溫暖的希望。每一個希望的接受者也終究會成為希望的傳播者，一個又一個、一代又一代。教師傳播的希望種子所到之處遍地開花。

2堅守

他們感動中國，因為他們一直在那里

2013年感動中國年度十大人物：格桑德從河北師范大學畢業后回到墨脫從事教學工作，為了勸學、為了孩子不停課、為了學生安全回家，她常常在滿是泥石流、山體滑坡的道路上頻繁往返。因為堅守在大山深處的工作崗位，她常年不回家，連女兒都難見上幾面。

2016年感動中國年度十大人物：為了讓山村孩子也能享受到好的教育，支月英堅守深山36載。從最初的“支姐姐”，到后來的“支媽媽”，再到現在的“支奶奶”。她用自己的默默堅守絢爛大山幾代人的童年。

探因：為學生辛勞、為教育奔走，幾十年如一日，個中辛酸誰人知

為學生辛勞、為教育奔走，幾十年如一日，需要的是恒心，付出的是心血。這些老師有著蒼翠挺拔的骨干、有著迷人傲骨的風姿。他們的身上是沉甸甸的責任感，負重行走慢慢長路，營造一片天地成就學生的歲月靜好。

3舍棄

他們感動中國，因為他們為教育而放棄的勇氣

2014年感動中國年度十大人物：外交官朱敏才和妻子孫麗娜，得知家鄉師資嚴重缺乏，退休后放棄在北京悠閑自在的生活，去山區義務支教。他們義務支教不拿一份報酬還積極為學校爭取各界的支持和幫助，使山寨的學校面貌煥然一新。

2011年感動中國年度十大人物：云胡忠、謝曉君離開蒼老的父母，離開成都的學校，離開物質豐富的城市生活，帶著3歲的女兒到四川藏區福利學校支教。

探因：他們放棄的只是外物，攀得的是精神的家園

或許有人說，人往高處走，水往低處流，這些拋棄舒適生活的老師太傻太傻。但殊不知，他們放棄的只是外物，攀得的是精神的家園。

為了教育，為了孩子，他們能夠舍得，這便值得我們為之點贊。

4大愛

他們感動中國，因為關鍵時刻做出了心的選擇

2012年感動中國年度十大人物：停在路邊的客車猛地向學生沖過來，張麗莉老師在危急時刻，向前一撲，將車前嚇傻的學生用力推到一邊，自己卻被無情的車輪碾壓，導致雙腿高位截肢。

2010年感動中國年度十大人物：5名幼童在房間里嬉戲誤用打火機不慎著火，王茂華老師和岳父譚良才得知火情之后，奮不顧身地數次沖進火海，成功救出5名孩子，卻被嚴重燒傷。

探因：他們滿懷無私無畏的大愛，在危急中綻放出耀眼奪目的生命之光

都說，人在瞬間的反應直指內心，這是一個人下意識的反應。無論是張麗莉老師還是王茂華老師和岳父，他們都做出了心的選擇。他們滿懷無私無畏的大愛，在危急剎那間如化繭成蝶般綻放出了耀眼奪目的生命之光。

5使命感

他們感動中國，因為他們始終放不下自己的那樁使命

2007年感動中國年度十大人物：入伍20多年來，方永剛先后出版16部政治理論專著，完成10項國家和軍隊重點科研項目，被譽為“平民教授”“大眾學者”和“科普專家”。他躺在病床上完成了對3名研究生的學期教學和畢業論文寫作輔導任務。

2016年感動中國年度十大人物：熱愛祖國，獻身科學。潘建偉留學后毅然回到祖國，成為國內開辟量子信息實驗學科的先驅之一。2016年中國自主研制的世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”成功發射，它在世界上首次實現衛星和地面間的量子通信，該項目首席科學家正是潘建偉。

篇（9）

(1)現代通信技術，包括量子通信、太赫茲通信、移動通信、衛星通信、光通信、空間通信、水下通信、抗干擾通信等。(2)通信網絡技術，包括軟件定義網絡、認知網絡、下一代互聯網、移動互聯網、物聯網、移動自組織網、空間信息網絡、軍事通信網絡等。(3)網絡安全技術、包括信息加密、安全協議、安全認證、檢測預警、可信網絡、網絡攻擊與防范、云計算與大數據安全、數據隱私與保護等。

征稿要求

篇（10）

1半導體激光

十分引人注目的是半導體激光器件研究方面的成果。其中有關新材料及其處理過程,器件工作物理機制,器件的設計思想,器件工作向短波段的延拓等,都有很大的發展。光子帶隙、半導體量子電子學的理論和實驗研究逐步使量子阱異質結激光器邁向實用階段,并導致光學和光電子學用的量子阱器件以及超短脈沖半導體激光器和高速光探測器件的迅速發展。這對推動高速通訊的發展是十分重要的。垂直腔面發射激光器(VCSEL)的功率轉換效率已經高于50%,闌值電流200拼A,工作體積7只7(拜m)2;半導體納米結構材料已經可以制作出微腔激光器。一個10nm的腔體可產生1000nm波長的窄頻帶輻射。可見區,特別是藍綠波段半導體激光器研制令人鼓舞,一旦進入實用階段,勢必劇烈改變小功率可見區激光器銷售市場的狀況,并將大大擴展激光在科技和生活領域的使用范圍。長波可見段630nm,650nm和670nm的紅色激光二極管(LD)制作成本較前兩年已大大下降。目前可以預感到:在激光顯示、激光準直、激光印刷、激光醫學生物學應用等方面,半導體紅光激光二極管將會迅速占領氦氖激光器的原有市場,取而代之。與此有關的藍色發光二極管(LED)已開始以遠較紅、黃、綠色發光二極管高昂的價格投放市場(隨著技術改進,將很快降低成本),形成了大型彩色顯示屏幕蓬勃發展態勢。在半導體激光領域,近年備受關注且影響著該領域進一步發展的課題是半導體納米結構和微腔以及在這類器件中的相干現象的研究。

2固體激光

迅速發展的另一領域是固體激光器。近兩年,明顯看到:纖維激光和波導固體激光,可調諧固態激光,特別是用半導體激光二極管陣列泵浦的“全固態化”固體激光器的實用化,將可以達到許多目的:相對廉價、穩定性好、壽命長、波長可調諧范圍寬、脈沖寬度窄,還可以具有優良的空間分布光束質量等。因此,具有廣泛的應用價值。它已開始取代優質、高功率的氣體激光器,用于微束打印和數據存儲。尤其值得一提的是:“全固態化”的欽寶石激光器,在連續操作時.波長可調諧范圍甚寬(從600~1100nm),功率很易達到瓦級水平。在鎖模脈沖運轉時,可以產生自鎖模,脈寬達數十飛鈔,平均功率已達瓦級。如此一來,再配合非線性頻率變換辦法,可以把激光波段擴展到很大的范圍。再加這類激光器的裝里有牢靠、調節簡便的優點,可以做成車載、機載系統。顯然,在不遠的將來,有可能由它淘汰染料激光。

3非線性光學

非線性光學領域的論文最為吸引人的是一些新的無機或有機光學材料的誕生和應用。目前從紫外到中紅外的實用的光學參童振蕩器已商品化。此外,與高速信息公路有關的孤子激光產生和傳翰問題,其成果已陸續投人實際使用。

4超短超快激光

會議中研討的一個特殊領域是超短脈沖激光的產生與測量及其在電子學、醫學、成象和超快過程控制方面的應用。欽寶石的鎖模飛秒激光裝置以及光纖激光器的鎖模是與當前研究超短光脈沖發生技術的熱點。其中有關的機理與技術已趨成熟,將會很快開辟通信、化學、生物學的應用。

5激光生物醫學應用

篇（11）

關鍵詞：液晶電視；定標器；固件；微處理器

中圖分類號：TN949.192文獻標識碼：B

Study and Implementation on LCD Television Set

CHEN Wei-dong

(China Greatwall Computer Shenzhen Co.,Ltd., Shenzhen 518108)

Abstract: This paper is to proposed to establishes a unified inputer driver model, processes the input signal come from the different hardware signal path and device. We have implemented the design of main circuit structure and MCU software of the LCD TV set.This paper proposes some image processingalgorithm. Studied and develops the LCD TV set related function and to implemented it, including signal format, image processing, audio design, software development, communication and white balance adjustment and so on.

Keywords:LCD TV; scaler;firmware;microprocessor

引言

液晶電視接收機是近幾年來電視行業中出現的新產品，采用半導體技術研制而成，它有別于傳統的CRT(陰極射象管)電視。產品應用現代高新科技技術，是集顯示器、電視功能于一體的電子消費產品。采用高清晰度、高亮度、高對比度的動態液晶顯示屏，高保真度的音頻處理技術，能欣賞到原汁原味的影視圖像和聲音。整機線路均選用低功耗，高集成度，品質優良的集成電子線路和電子器件設計，具有新穎獨特的外觀造型，真正的高性價比、用戶滿意的環保綠色產品。

1各模塊結構及算法

液晶電視接收機的功能模塊包括交流-直流轉換電源、主電路板、升壓板、按鍵板、背光燈、液晶顯示屏。主電路板由調諧器、視頻處理器、音頻處理器、圖象處理器、圖象數據緩沖器SDRAM、MCU、閃速存儲器、調整數據存儲器EEPROM、復位電路、USB接口、USB處理器、S端子，AV端子、HDMI端子，SCART，YPbPr復合端子。液晶顯示屏顯示輸出的圖象，其內部結構由驅動芯片、源數據芯片、時序控制器、液晶陣列、偏光板等部件構成。

1.1 中頻（IF）補償

由于信號在空中傳播，或者出現音調不和諧的情況，必需對色彩載波中的高頻衰減或不對稱進行補償。IF補償有4種可能的設置：

平坦（沒有補償）、6dB/八度音階、12dB/八度音階、20dB/MHz

最后一個設置對于高頻有一個很大的推進。它是提供給SECAM信號，使用原來是PAL標準專用的鋸齒濾波器譯碼的。

1.2矩陣運算

通過以下的矩陣操作，RGB信號被轉換成YcrCb格式：

Y=0.299R+0.587G+0.114B

（R Y）=0.701R+0.587G+0.114B

（B Y）=0.299R+0.587G+0.886B

1.3 軟件混合器

在自動延遲匹配之后，混合信號和向上采樣主視頻信號被匯集到一個唯一的YcrCb通道，通過一個通用的4：4：4的軟件混合器來完成。

軟件混合器電路采用以下算法，提供一個混合因子k(0..64)給一個高質量的信號混合器達到輸出功能：

YcrCb_mix=(k*YcrCb_main+(64-k)*

YcrCb_cip)/64

1.4 計算垂直和東西方偏轉系數

查表可得到計算偏轉初始化參數，給出多項式系數a,b,c,d,e，用于計算垂直和東西方向偏轉。使用以下多項式計算：

a0..a3的初始化值用于垂直偏轉，a0..a4的初始化值用于東西方向偏轉。用于計算不同域頻率的初始值的系數可查表獲得。計算值除以128后為系數值，例如：50Hz垂直偏轉的a0值為：

a0=(a×128-b×1365.3+c×682.7-d×682.7)/128

1.5ADC輸入控制

ADC轉換器可以接收24位/48位圖形數據（RGB888）或者SDTV/HDTV(YPbPr444)視頻數據輸入。為了避免偽同步脈沖影響ADC數據輸入位置和時鐘頻率，主處理器將在MACROVISION的有效區間生成行同步脈沖。生成的Hsync脈沖頻率由以下公式計算：

F(hsync)= F(refclk) / (FROFFSET × 4)

其中：F(refclk)=12MHz

1.6同步處理器

其中，行同步的計算：HS_FREQ報告在4個行同步脈沖內計算的參考時鐘周期數。這樣，行同步可以從計數值中用如下公式計算：

Hsync_Freq=(4×reference_clock_frequency)/HS_FREQ

場同步的計算，按照以下公式：

Vsync_Freq=reference_clock_frequency/(VS_FREQ×512)

1.7向下定標的功能

為支持PIP、POP功能及不同的顯示格式，輸入處理模塊包含一個向下定標的操作，使輸入的視頻變小，以適合所需的類型。向下定標處理器提供兩個算法：下降像素方法或平均相鄰點方法，實現無級收縮功能。下降像素方法可以獲得一個銳利的向下定標圖象。但是，有個缺點，經過處理有些細線可能消失了。另一方面，平均算法的優點是可以避免假信號，在向下采樣之前提供一個低通濾波器。盡管向下定標后的圖象看起來更平滑，它可以包含更多的輸入圖象信息。

可以通過設置寄存器的信息來配置水平和垂直的定標參數。向下定標的因子定義為：

SDF=[65535 x （目標視頻型號 / 源視頻型號）]

1.8輸出的信號格式

輸出信號格式可以是RGB或者YPbPr 。

亮度Y：Y信號的峰值視頻振幅是消隱電平上714mV。負向的同步信號脈沖是286mV。黑電平設置可能是0，或者從消隱電平到參考白電平視頻范圍的-2.5%～ 7.5%之間。

色差信號：

Pb=(B-Y)/1.772

Pr=(R-Y)/1.402

通過以上的處理，Pb和Pr信號可以得到最大振幅為消隱電平的+350mV～-350mV。YUV域色彩調節（亮度、對比度、飽和度、色調）

亮度的調整是對信號亮度值加上或減去一個常數。對比度調整是對信號亮度數據乘以一個常數。色調是調整色彩的波長。飽和度是調整呈現的色度。

Y=(Y-128)*Yc(3 int,5fra)+Yb(-128～128)

U=Sat*（Uo*cos（h）+Vo*sin（h））

V=Sat*（Uo*cos（h）-Vo*sin（h））

1.9RGB域色彩調整

R={R-Rblack(-128～127)}*Rcontrast(0～2)+Rbrightness(-128～127)

G={G-Gblack(-128～127)}*Gcontrast(0～2)+Gbrightness(-128～127)

B={B-Bblack(-128～127)}*Bcontrast(0～2)+Bbrightness(-128～127)

1.10JPEG引擎

量子化或反量子化是在鋸齒形模塊完成的。量子化表是一個關鍵因素，以確定JPEG壓縮的質量。主處理器有一個內建的SRAM，用做量子化表。低位部分是用作亮度質量表，其余部分用作色彩質量表。這些表可以由開發人員進行編程以滿足不同的圖象質量等級。公共的量子化參數可以從以下的算法得到：

IF (quality

Else sf=200-quality*2;

Quantize value of Y=((std_luminance_table*sf)

+50)/100；

Quantize value of U,V=((std_chrominance_table

*sf)+50)/100；

1.11 音頻控制器

音頻模塊支持AC'97多媒體數字信號編解碼器接口（AC'97，其全稱為Audio CODEC '97 （音頻多媒體數字信號編／解碼器），是Intel公司聯合CREATIVELABS、NS、ANALOGDEVICE、YAMAHA共同提出并制定的音頻技術規范標準，目前的AC'97規范已經發展到2.3，AC'97規范的主要要求是在電路結構上將數字和模擬部分分開，以降低電磁串擾和提高性能），用于音頻錄音/重放和流功能。此外，音頻模塊中還包含一個向下采樣濾波器和IMA-ADPCM多媒體數字信號編解碼器，以減少數據存儲量。

1.12HDMI接口

目前，HDMI已升級到1.3版本，這是繼1.2版大幅擁抱PC平臺之后的又一新版，此一新版在支持規格上有著進一步的加強，主要的增強項目有以下幾項：高速傳輸、更高色數、支持無損音效。

1.13SCART接口

歐洲市場的視頻產品的視頻接口普遍采用SCART接口，作為接收機采用的是female的形式，male形式則作為連接線的插頭。其內部包含CVBS IN、R/G/B IN、AUDIO IN、CVBS OUT、AUDIO OUT及識別信號等。隨著大屏幕電視的發展，目前歐洲市場上的電視特別是大屏幕電視，普遍具有多組SCART接口，每組接口的標準有所區別。

2軟件開發

2.1 輸入器驅動器

TDAPI提供了一個統一的輸入器驅動器模型，處理來自不同硬件信號路徑和設備的輸入信號。由于使用了統一的輸入器驅動器模型，應用軟件或者一些API（應用程序接口）就不需要考慮輸入信號和其硬件路徑，而只需使用相同的方法或相同的編碼來操作。這大大簡化了應用軟件的結構，而且使應用軟件可以同時支持不同的譯碼器和設備。

資源創建者可以管理驅動器所需的所有寄存器設置。

體系結構如圖1。

TDAPI提供的功能有：輸入器驅動器接口、輸入器驅動器池、圖片槽及用法、設置輸入器驅動器屬性、TDAPI服務程序。

2.2MCU軟件的開發流程

MCU的軟件也稱為固件(Firmware)。其設計過程包含軟件系統設計階段、功能模塊設計階段、測試階段、修改階段、版本及控制階段。

（1）初始化程序：液晶電視接收機接上電源后，主程序執行以下的初始化子程序：初始化MCU、復位視頻譯碼器、初始化串行口、初始化按鍵、發出版本消息、檢查EEPROM是否為空、初始化全程變量、初始化圖象處理器、初始化OSD參數、初始化視頻譯碼器、初始化調諧器參數、初始化聲頻處理器、初始化梳形濾波器、初始化字幕/檢測暴力等級芯片、初始化中斷參數。

（2）主循環程序：完成初始化過程后，進入主循環程序，執行以下功能。

SlowTimerHandler()：定時器計數處理。

uartDecodeCommand()：異步通信譯碼命令檢測。

keyDetectHandler()：按鍵的檢測和處理。

irDecodeCommand()：紅外線遙控器按鍵命令檢測。

irDecodeNumKey()：對于按下遙控器的數字按鍵的處理，切換到對應的頻道。

OsdHandler()：控制OSD菜單的顯示。

PowerHandler( ) ：MCU檢測如果無輸入信號，則顯示"無信號輸入"OSD提示信息。5秒之后，關閉系統，包括關閉定標器輸出、液晶顯示屏電源、背光燈、音頻電源，進入節電狀態，節電狀態下功耗小于2W。

TV_ChannelAutoScan() ：當使用者在OSD菜單上選擇自動搜臺時，執行此項功能。

PollingInputSrc()：查詢輸入源的輸入狀態。

usrVChipHandler()：檢測輸入圖象信號的暴力等級。

msBurnInMode()：在工廠模式下提供烤機的信號。

（3）主要的子程序模塊有：

設置液晶屏的開關時序子程序、按鍵檢測子程序、OSD菜單處理子程序等。

（4）中斷服務：微控制器需要完成的中斷服務有定時中斷和RS232中斷。

（5）USB總線接口：主處理芯片內部集成一個USB控制器。執行4個USB端點的控制。

（6）紅外遙控器的檢測和處理：包括以下的幾個子過程，啟動紅外遙控器、接收遙控器按鍵、讀每一個紅外接收字節信息、檢測 IR 的Start命令、IR 譯碼命令、IR 譯碼數字鍵、選擇頻道號、設置調諧器頻道、設置聲頻處理器選擇過程。

3通信和自動調整

3.1通信接口

MCU提供一個標準的RS232接口和I2C總線接口。這些接口還可提供在線編程和調試功能。

3.2基準校正與白平衡調整

在調整之前必須先校正輸入信號的基準電平和增益范圍，這些是通過調整電視接收機ADC信號轉換模塊的寄存器來完成的。然后再通過通信總線將調節數據送給該電視機中的微處理器，微處理器接收到調整數據后，改變相關控制寄存器的值，從而使液晶顯示屏控制器件的輸出模擬量大小發生變化，實現對驅動顯示屏的R、G、B三色信號的電壓調節，達到白平衡調整目的。

4總結

以上產品進入大批量生產。市場追蹤的數據顯示良好。這表明在圖象處理芯片組的支持下，微處理器控制系統能有效解決液晶電視接收機應用上的問題。

參考文獻

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[2]孔巖,鐘玉琢,淺析藍齒協議體系結構[C]第十屆全國多媒體技術學術會議論文集.

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