本发明公开了一种基于模分复用的自相干光纤通信系统，光载 波输入单元、光信号调制单元、波分复用单元、模分复用和解复用单 元、波分解复用单元及相干接收单元；模分复用和解复用单元包括通 过少模光纤连接的模式复用器和模式解复用器；光载波输入单元依次 通过单模光纤连接各光信号调制单元、波分复用单元和模式复用器， 模式复用器通过少模光纤连接模式解复用器，模式解复用器通过单模 光纤连接波分解复用单元及各相干接收单元；光载波输入单元

（一）项目背景 当前以硅、砷化镓为代表的第一和二代半导体接近其物理极限，以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体是当前国际竞争热点，也是我国发展自主核心半导体产业、实现换道超车的难得机遇。氮化镓（GaN）特别适合制作高频、高效、高温、高压的大功率微波器件，是下一代通信、雷达、制导等电子装备向更大功率、更高频率、更小体积和抗恶劣环境（高温抗辐照）方向发展的关键技术。 目前氮化镓基射频器件已接近于商用，需解决从走出实验室到小量中试的最后“1 公里”，重点攻克其在可靠性工艺和量产稳定性的瓶颈。 以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体是当前国际竞争热点，也是我国发展自主核心半导体产业、实现换道超车的难得机遇。 半导体作为信息时代的“粮食”，将成为 5G 基建、特高压、城际高铁和城际轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等“新基建”七大领域发展的支柱性产业。而氮化镓为代表的宽禁带半导体先进电子器件，凭借其高效、高压、高温等优势，将在“新基建”中大放异彩，可以弥补传统半导体器件的技术瓶颈，满足更高性能器件要求。 （二）项目简介 5G 要求更高的数据传输速率，发射机的效率会出现指数级的下降。这种下降可以使用包络跟踪技术来修复，该技术已经在较新的 4G/LTE 基站以及蜂窝电话中采用。基站中的包络跟踪需要高速，高功率和高电压，这些只有使用 GaN 技术才能实现。诸如 GaN 助力运营商和基站 OEM 等实现了 5Gsub-6-GHz 和 mmWave 大规模 MIMO 的目标。 GaN 可以说为 5Gsub-6-GHz 大规模 MIMO 基站应用提供了众多优势：1、在 3.5GHz 及以上频率下表现良好，对比其他产品优势明显。2、GaN 的特性能转化为高输出功率，宽带宽和高效率。采用 DohertyPA 配置的 GaN 在 100W 输出功率下的平均效率达到 50%至 60%，明显降低了发射功耗。3、在高频和宽带宽下的效率意味着大规模 MIMO 系统可以更紧凑。4、可在较高的工作温度下可靠运行，这意味着它可以使用更小的散热器。 根据 Strategy Analytics 的数据，预计 5G 移动连接将从 2019 年的 500 万增长到 2023 年的近 6 亿。所以需求还将不断上涨。 根据Strategy Analytics的数据，预计5G移动连接将从2019年的500万增长到2023年的近6亿。所以需求还将不断上涨。 Efficient Power Conversion 的首席执行官兼联合创始人Alex Lidow 讨论5G时也说道：“基站中的包络跟踪需要高速，高功率和高电压，这些只有使用GaN技术才能实现。根据Yole Development公司发布的2018年度报告数据显示，随着全球整体数据流量的激增，我国5G产业将迎来大规模的需求增长。预计到2022年，我国5G基站规模将达到千亿市场，5G基站数量将达百万个。所以未来氮化镓基射频器件是5G通信基站收发端的核心。 氮化镓基射频器件是华为和中兴发展 5G 通信产业的核心器件，西安电子科技大学氮化镓射频器件研究团队自 2016 年起就与华为西安研究所、中兴西安研究所等国内主流5G通信公司协同攻关开展氮化镓基射频器件的研究，目前承担的流片服务项目合计约 500 万元。 2017 年，西安电子科技大学与西安市高新区、西电电气集团等联合成立“陕西半导体先导技术中心”，中心致力于推动陕西第三代半导体产业发展，促进以氮化镓为代表的射频器件、功率器件等加速产业化，2019 年团队向陕西半导体先导技术中心转让专利 35 项，作价 2000 万元，双方正在联合推进搭建第三代半导体中试平台，平台将会立足西安，服务全国，提升氮化镓基射频器件量产工艺可靠性，实现相关技术成果转化。 （三）关键技术 本项目由西安电子科技大学作为技术攻关的主要单位，制定技术路线，保障国家重大科技专项“高效 GaN 微波功率器件及可靠性研究”和“5G 移动通信 GaN 芯片可靠性机理研究”研究，与华为和中兴联合开展工程合作项目实施，加快解决器件工艺可靠性工程问题，重点开展氮化镓微波功率与太赫兹器件工程技术研究，突破高性能低缺陷外延材料生长、高效率高可靠氮化镓微波功率器件工艺技术等关键瓶颈问题，协助规模量产高效率 S-Ku 波段典型氮化镓功率器件和模块、5G 基站核心射频模块。

（一）项目背景 在实际应用中，一些油气管线的阀门与增压设备安装在偏远地区，没有 4G/5G 基站信号覆盖，无法对设备实现远程控制，是当前面临的一个主要问题。项目采用北斗短报文通信技术，其直接依靠卫星通信来实现关键设备远程控制，可以大大弥补这一短板，解决实际需求。 （二）项目简介 油气管线的阀门通常分为开关阀与调节阀，其中开关阀只能进行阀门的开闭操作，调节阀又叫做气动执行器，它可以控制阀门的开度大小。此外工业现场环境以及阀门的状态信息还需要对各种传感设备进行实时监控。用户针对阀门或传感器的控制或查询指令需要通过北斗短报文或 4G/5G 的无线通信方式传递到控制系统。 项目研制的控制系统由一个微型控制单元（MCU）结合 RS232、RS485 通信端口，北斗收发机与 4G/5G 通信模块、电磁继电器，电流转换电路，液晶屏，按键等硬件外设组成，相互协调共同实现了对工业现场阀门及传感器进行远程控制、查询与实时监控的功能。 （三）关键技术 基于北斗短报文通信的指令收发与控制技术 一个控制系统可以同时控制两路开关阀，一路调节阀和八个传感器，每个阀门与传感器在一个控制系统下都有唯一的 ID 号，而一个用户又能够同时对工业现场的多个控制系统进行控制与查询操作，针对北斗短报文自定义字段部分进行统一设计，形成三种功能的报文格式，包括指令发送报文，返回信息报文和定位信息报文。结合报文中的“设备卡号”、“阀门号”与“传感器号”字段即可实现了现场控制系统同多个阀门与传感器设备的协议组网；结合基于北斗短报文的阀门远程控制系统的多路电磁继电器与电流控制设备，既能够对现场多路开关阀与调节阀进行精确控制，还能够对现场阀门或传感器的状态信息进行实时检测或预警，对设备所在地经纬度信息进行查询，实现了用户对多设备的双向通信。 整个控制系统的指令接收，识别，处理，控制信号的生成，信息回传等功能均是通过微型控制单元（MCU）的软件部分实现的。阀门的反馈信号会通过控制系统的 IO 口进行检测，形成闭环控制，以防止指令的失效或是二次执行，增加了控制系统的可靠性。

本发明申请要解决的问题是，改进预测技术，提高预测准确度。本专利利用高阶马尔科夫模型的原理提出HM-gMTD模型的一种改进，即高阶HM-gMTD模型，并通过EM算法给出相应的参数估计方法和相应的计算方法，并能够快速进行参数估计，以提高模型预测的准确度。

中信科移动公司作为中国信科本次5G产业落地湖北的实施主体，是2018年武汉邮科院与电信科研院融合重组成立中国信科集团后，整合武汉北京两地无线通信科技产业资源，于2020年10月重组成立的无线通信核心骨干企业。

实现非特定人的自然流畅的对话，准确率在99%以上，内容在600句话以上，同时可以发出男声、女声、卡通声等合成效果，具备5种语言以上的语音表达能力（汉语、英语、日语、韩语、阿拉伯语）；在此基础上，完成10种以上不同情绪的语音表达。图像处理方面，基于场馆内光线条件，实现非特定人的人脸识别，准确率在95%以上，同时完成6种以上的典型表情识别，5种以上基于典型情绪的特定行为理解，准确率93%以上。在脸部有17个自由度，与人工皮肤材料有机配合，完成10种以上的表情生成，躯干部分由高性能伺服控制系统进行驱动，完成21个自由度的灵活运动控制，过载能力（190%，1分钟），调速范围（0%-110%额定速度），恢复时间（300毫秒以内），速度超调（2%以内），电流超调（13%以内），加减速时间（6秒以内）。数据库可以进行实时更新，数据信息内容在10000条以上，通过无线局域网完成，智能库可以根据现场制订规则，相应的响应时间在600毫秒以内。可以和展区内全能机器人、变形金刚等设备进行互联，实时响应时间小于500毫秒。该技术可应用于炼钢铁水的脱硫和化铁炉铸造用铁水的脱硫等领域。

目前第一代完整的呼吸音采集设备已研发完毕，完全实现呼吸活动的柔性无感持续智能监测评价和适应多场景下交互设计需求，提高医疗救护能力和应急救援能力，减轻医疗及养老行业人力与经济运营成本，创新引领社会与经济发展。 图1 技术路线 【技术优势】 (1) 基于驻极体薄膜的高灵敏度接触式压力传感器 目前用于呼吸音及心音监测的传感器大多采用较硬的基底，难以适应人体胸部曲线，不适合长期可穿戴使用。因此，本成果基于驻极体的自驱动压力传感器的自供能、响应速度快和灵敏度高等优势，设计了一种用于可穿戴式声音监测的高灵敏度柔性驻极体压力传感器，以实现对人体呼吸音与心音地长期、实时监测。 图2 部分成果展示 (2) 智能呼吸音监测分析预警平台 通过深入临床大规模收集心音和呼吸音样本、对病理性样本进行学习训练，对信号的模式识别进行研究匹配，采用人工神经网络、支持向量机两种识别模式，对病理性声音特征进行分析得出智能化参考病症分析。由于呼吸音信号的复杂性，同一种类型的呼吸音有不同人或是同一人在不同时间发出时，样本数据不完全相同，传统方法容错率与识别率极低。本成果将呼吸衰竭患者的呼吸音数据进行分类识别和特征标定，采用人工智能算法进行测试和集训，实现为大数据分析提供数据参考。 (3) 呼吸音智能监测预警系统的人机交互设计 通过分析多个智能呼吸音监测预警操作系统的使用场景、认知特点、输入和输出方式，归纳出它们在交互设计上的一般性的设计原则和设计缺陷。通过多学科的交叉，如人因功效学、设计语义学、设计美学、设计心理学等学科，进行了全面整体的交互设计研究。 图3 智能呼吸音诊断软件界面 图4 临床人员操作软件试用 【性能指标】

产品服务:项目旨在设计出一款基于Dijkstra算法的高精度物联网小区无人智能运输车。该项目主要可分为两个部分:实车与模型车的同步开发和基于eclipse平台的APP开发。在实车和模型车的开发过程中，通过常规车载传感器实现小车的“智能化”，利用Dijkstra算法解决最短路径选择问题。利用计算机语言完成在eclipse平台上的APP开发，实现APP同时与实车和模型车的互联，实现智能运输小车运输末端的配送。市场概况:本项目希望将来与各电商平台合作，APP与电商、外卖软件结合，将网上购物彻底融为一体；同时与互联网公司合作，提升小车的智能化以及无人驾驶的精确度，真正做到在小区内取代快递员完成最后的运输任务，并能提升效率、安全性，以及节省财力、人力，并初步形成小区内智能化的高精度物联网。  商业模式:本项目希望采用先试点后普及、先免费后收费的盈利模式。在四星及五星级小区先行免费试点，收集用户反馈评价，统计满意度。改进后逐步开启按时效每户收费，并最终普及三星级小区及更多居民居住区。

项目旨在设计出一款基于Dijkstra算法的高精度物联网小区无人智能运输车。该项目主要可分为两个部分:实车与模型车的同步开发和基于eclipse平台的APP开发。在实车和模型车的开发过程中，通过常规车载传感器实现小车的“智能化”，利用Dijkstra算法解决最短路径选择问题。利用计算机语言完成在eclipse平台上的APP开发，实现APP同时与实车和模型车的互联，实现智能运输小车运输末端的配送。

本技术设计了高效功率控制算法，实现了低功耗低延时的无线传输。同时，由于计算任务在数据量和计算量上的差异，本技术实现合理高效的卸载决策，利于有效降低计算延时。可以为未来的通信网络中，计算卸载物联网设备通信节能提供底层的技术支持。