大气激光通信PPM调制解调系统研究与设计

CIOMP OpenIR

	大气激光通信PPM调制解调系统研究与设计
	涂焱阳
学位类型	硕士
导师	吴志勇
	2018
学位授予单位	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位授予地点	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位名称	硕士
关键词	大气激光通信 PPM 可变阈值帧同步
摘要	随着大功率光放大器的出现,PPM(Pulse Position Modulation,脉冲位置调制)可以获得较高的峰值光功率,具有较好的差错性能和出色的抗干扰能力,非常适合于大气激光通信系统。本文主要研究大气激光通信PPM调制解调系统,并对解调单元关键的部分时钟恢复和帧同步进行了设计。首先对PPM信号调制原理、传输效率、功率谱密度和信道容量进行了分析,以及PPM信号在大气中传输受到的大气衰减、大气湍流等作用进行了研究,并推导了PPM的误码率。对PPM调制解调系统组成单元进行了研究,根据消光比对大气激光通信的影响以及光放大器的特性,采用高消光比的马赫·曾德尔调制器对激光信号进行外调制的方式,使其达到消光比的要求,经光放大后信号脉冲获得更多的功率,提高了信号的信噪比。对光放大器特性进行了研究,为后续设计变速率PPM通信提供了理论支撑。对探测器、前置放大、主放大进行了研究,采用跨阻前置放大器和限幅主放大器对信号进行放大,其噪声性能较好。最后对PPM解调的关键技术进行了研究,设计了时钟恢复电路和可变阈值的帧同步方法。理论分析表明,在大气信道恶化,误码率增大的情况下,通过适当改变检测阈值,可保持较好的帧同步性能。所采用的帧同步方法,经改进后,可实现PPM变速率传输、阈值自动调整及时分复用传输信息等功能。并对所设计的帧同步程序进行仿真和搭建实验验证,仿真测试了帧信号生成和同步状态机功能,对同步状态下丢失帧信号和数据部分出现伪帧信号进行了测试,仿真结果表明所设计的帧同步程序可以有效避免;搭建了2.5Gbps的PPM时钟恢复和帧同步实验,采用AWG产生信号源进行测试,验证时钟恢复和帧同步可以提取帧信号,从而实现PPM解调,并设计了对帧同步码加入随机干扰实验,测试了在不同误符号率下帧同步概率随帧检测阈值的关系,实验结果表明在误符号率<0.01,0.01~0.3,0.3~0.4情况下,帧检测阈值在同步概率90%指标下分别取值为15,9~14,7。在大气湍流影响下,PPM误符号率的随机变化,采用可变阈值帧同步的方法可以通过调整检测阈值维持系统同步概率指标,从而降低了误码率,提高了对大气湍流的抗干扰能力。
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/61568
专题	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	涂焱阳. 大气激光通信PPM调制解调系统研究与设计[D]. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所). 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所),2018.

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大气激光通信PPM调制解调系统研究与设计（3927KB）	学位论文		开放获取	CC BY-NC-SA	请求全文