基于EDFA的卫星相干光通信开环补偿技术研究

零差探测是卫星相干光通信的主流探测方式,其主要采用光学锁相环来消除多普勒频移和激光线宽造成的频率偏移的影响。但即使在今天,光锁相环的实现依然有难度,而且存在捕获时间过长等现象。本文将光纤通信中基于数字信号处理的频偏、相偏开环补偿技术应用于卫星相干光通信背景中,实现星间光通信中存在500 MHz量级频偏时的信息解调。同时,结合EDFA和相干探测的特点,利用EDFA对接收光信号进行预先放大,提高了接收机的灵敏度。仿真结果表明当信噪比高于7 dB时,频率估计的标准差小于8 MHz;在添加预先放大器后,当信号光功率高于-57 dBm时,误码率优于10-3。     

基于FFT的突发通信载波大频偏估计算法

针对数据辅助的突发通信载波大频偏估计,提出了一种基于FFT的频偏估计算法。通过本地训练序列与接收信号滑窗去调制,再经过FFT运算,搜索最大值输出的滑窗位置作为同步判决,同时根据FFT最大值位置进行频偏估计。对性能进行了仿真分析,64个符号估计能在Es/N0=-1 dB条件下,正确估计出载波频偏,并且频偏估计范围与符号速率无关。针对工程实现,给出了简化算法。     

一种全数字化载波频偏估计器算法

本文提出一种适合ＱＡＭ调制信号的全数字经载波频偏观测器算法,它用于不再采用锁相环同步器的全数字接收机中直接测量频偏的大小,文中提出了频偏观测器算法,接着引入频偏的卡尔曼滤波算法,最终把频偏观测器与卡尔曼滤波器相结合构成了频偏估计器,为存在较大偏的移动通信信道中解决载波同步问题提供了一种实现方案。     

OFDM系统中一种新型盲载波频偏估计

正交频分复用(OFDM)是一种能够有效地抗频率选择性衰落的技术。由于载波频偏的存在会引起载波间干扰,导致系统性能的严重下降。在分析载波频偏对系统影响的基础上,提出了一种联合译码的新型盲频偏估计算法。该算法只需要一个OFDM符号,将BICM译码的硬判决反馈信息作为虚拟训练序列,利用该反馈信号与接收信号的相关性进行频偏估计。通过BICM迭代译码,更新译码反馈信息,提高频偏估计精度。仿真结果表明,提出的算法经过3次迭代,可以有效地进行频偏估计。     

扩频通信中DFE—RLS频偏估计算法的研究

在全数字化QPSK解调器中 ,由于载波频偏的存在 ,接收机不能实现最佳接收。本文讨论了QPSK调解过程中DFE和RLS相结合的频偏估计算法原理及其详细的推导过程 ,这种算法不采用传统的锁相环同步器而是直接测量载波频偏的大小 ;最后讨论了该算法在扩频通信系统中的应用并给出了计算机仿真结果     

水声通信中脉冲干扰和载波频偏联合估计算法的研究

脉冲噪声和载波频率偏移严重影响正交频分复用(OFDM)水声通信系统性能。本文提出了基于稀疏贝叶斯学习(SBL)理论联合脉冲干扰和载波频偏估计算法。该算法在每次迭代中首先依据所有载波和频域信号的后验分布得到脉冲噪声最小均方误差(MMSE)估计值,然后根据该值估计出相应的载波频偏并对接收信号进行补偿,以降低脉冲噪声和载波频偏之间的相互影响。仿真结果表明,与已有分步估计算法相比较,新方法有效的降低了系统误比特率(BER),且该联合算法在非高斯背景下具有更好的稳定性。      

数字中继卫星通信系统中的载波恢复技术

载波频偏估计是数字中继卫星通信系统中的一个关键技术。对非线性变换FFT载波频偏估计算法进行了推导,采用基于周期图峰值位置的三点插值法对FFT算法进行了改进,进一步采用二叉搜索法实现更高精度的载波频偏估计。给出了计算机仿真结果,表明该方案能够有效抑制噪声,在有限的计算量下具有良好的频偏估计性能。     

一种QPSK全数字化载波频偏估计算法

QPSK信号相干解调时的载波同步是设计QPSK全数字接收机的一个技术难点,它有两个方面,一是载波频偏估计,二是载波相位估计.本文对载波频偏估计算法进行研究,介绍了一种全数字化载波频偏估计器算法,对它进行数学分析,提出了改进的简化算法,通过计算机仿真对两种算法的性能做了比较.仿真结果表明,简化算法是可行的,并具有相对简单、更易于用DSP器件实现的优点,适合于工程实现.     

BICM-OFDM系统中基于ML算法的迭代频偏估计

正交频分复用(OFDM)联合比特交织编码调制(BICM),是一种能够有效地抗频率选择性衰落的技术.由于载波频偏的存在会引起载波间干扰,导致系统性能的严莺下降.针对BICM-OFDM系统提出了一种基于最大似然(ML)估计的迭代频偏估计算法.该算法充分利用了译码信息,分两步进行.首先,利用最大似然估计进行初始频偏估计,然后再利用BICM译码的硬判决反馈信息进行残留频偏估计.通过BICM迭代译码,更新译码反馈信息,提高频偏估计精度.在短波宽带信道下的仿真结果表明,在频偏为0～0.2的范围内,提出的算法经过3次迭代可有效地进行频偏估计.与传统最大似然估计算法相比,本文提出的算法提高了低信噪比下的频偏估计精度,并且提高了频偏估计范围.     

一种QPSK信号数字解调大频偏载波恢复算法

在全数字QPSK解调器中,有时存在着相当大的相对载波频偏,导致接收机不能正常工作.针对QPSK信号相干解调中载波同步问题,提出一种采用FFT及锁相环联合提取大频偏信号载波的方法,达到了对大频偏进行有效估计并提取较纯载波的目的.该方法统计性能好,结构简单,可估计的载波频率适应范围大,算法适合数字电路实现.     

采用NPRO光源的零差相干光通信实验

在空间相干光通信应用中,针对传统激光器线宽较宽、相位噪声大、易导致锁相环路失锁的问题,研制了单频Nd:YAG非平面环形（NPRO）激光器,其线宽小于1 kHz,相对强度噪声（RIN）低于-150 dB/Hz,具有窄线宽、低噪声的特点。搭建了光锁相环路,在信号光功率-67 dBm的情况下实现了两台NPRO激光器的相位锁定。在此基础上开展了信号频率为10 MHz和1.25 GHz的模拟通信实验,在信号光功率分别为-60 dBm和-53 dBm时可观测到较理想的眼图。在2.5 Gbps数字通信实验中,接收灵敏度达到-50 dBm,此时误码率为3.210-6。系统灵敏度可接近量子极限,明显优于传统的IM/DD方式,是一种适合长距离、大容量传输的空间通信方式。     

A 1320 nm experimental optical phase-locked loop

An experimental balanced optical second-order phase-locked loop constructed using 1320 nm diode laser pumped miniature Nd:YAG lasers is discussed. The loop is stable and has a phase error of less than 1.8° when the received signal power is -65 dBm or more. The phase error appears to be dominated by the lasers' frequency noise as long as the signal power is more than -60 dBm     

Towards a coherent optical free-space communication system

A coherent optical communication system based on a diode laser pumped Nd:YAG laser with 620 mW single frequency output power has been developed. Differential phase shift keying at a data rate of 565 Mbit/s has been applied. Bit-error-rates of 10/sup -9/ have been measured at a received light power of -46 dBm.<>     

无线激光通信光发射模块的研究

为了提高现代武器系统在恶劣电磁环境中的通信和信息交换能力,充分利用激光的天然保密性,减少对无线电频率资源的占用,对无线激光通信系统中的光发射模块进行了设计。在信标光发射模块的设计中采用驱动电路与温度控制电路分离的设计方案;在信号光发射模块中采用掺银铒光纤放大器(EDFA)作为功率放大器的设计方案,并采用DS90LV001芯片完成PECL信号与LVDS信号转换。试验结果表明,信标光的最高输出功率为1.53 W,最高频率大于10 kHz;信号光的输出功率大于19.8 dBm,误码率低于10-7,消光比为10.2 dBm,完全满足设计需求。     

全双工直接调制激光器光网络单元的优化研究

光放大器是光通信的关键组成部分。对半导体光放大器的算法模型进行优化与测试,系统的分析了建模运放的增益和噪声指数。测试结果表明,半导体光放大器的最佳幅度调制条件是输入-5dBm的功率与选择100mA的偏置电流,最佳相位调制条件是输入-20dBm的功率与选择100mA的偏置电流。分析并搭建了通信速率为2.5 Gb/s的20km双向传输通信系统,对半导体光放大器和分布反馈激光器集成的光网络单元进行了上行链路和下行链路的双向与单向传输测试。在前向误码率要求为2.4×10-4时,双向传输的上行接收灵敏度达到 -22.4dBm,下行接收灵敏度达到 -31.4dBm;单向传输的上行下行接收灵敏度分别达到 -22.7dBm 和-31.6dBm。     

Homodyne optical phase locking of resonant cavity coupledsemiconductor lasers

Two confocal Fabry-Perot cavity coupled semiconductor laser diodes (CFP-LDs) have been constructed for optical phase-locking experiments. Their FM noise suppression characteristics were calculated and compared with measurements of FM noise using an optical resonator as the optical frequency discriminator (FM noise suppression ratio 39 dB). Spectral linewidth was measured and evaluated, and frequency drift of the heterodyne signal in the time domain (20 kHz/s), was also measured. A simple linearized model of the optical feedback system was used for the calculations. Using two CFP-LDs, homodyne optical phase-locking experiments were performed. The performance of the optical phase-locked loop (OPLL) was evaluated by measuring and calculating the phase error variance. The calculation took into account the actual power spectral density of FM noise of the lasers employed in the OPLL. The phase error variance, considering infinite bandwidth, is 2.26×10^-2 rad². Total phase-locked power concentration ratio of the slave laser in the OPLL was 97.7%     

基于锁相环技术的UHF频段宽带频率源设计

针对UHF频段的通信系统,研制了一种UHF频段的宽带频率源。采用锁相环频率合成的方法,通过对器件选型、参数设定、环路滤波器等关键部分详细分析的方式,完成了UHF频段频率源的设计。测试结果表明,该频率源的工作频率范围为300MHz-350MHz,步进频率为10kHz,杂散抑制优于45dBc,相位噪声优于50dBc/Hz@100kHz,输出功率大于-15dBm,各项指标满足实际工程应用要求。     

Capacity of QAM SCM systems utilising optically linearisedMach-Zehnder modulator as transmitter

The limitation imposed by nonlinear distortion and Gaussian noise on the capacity of a subcarrier multiplexed system with quadrature amplitude modulated channels and an optically linearised Mach-Zehnder externally modulated laser transmitter is calculated. A typical system can support 140 6 MHz quadrature phaseshift keying channels (an aggregate bit rate of 1.4 Gbit/s) at 10^-9 bit error rate with a received power of -25 dBm or 300 64-QAM channels (8.9 Gbit/s) with a received power of -15 dBm     

分集激光通信高速率半导体激光器驱动设计

为了实现高速率大气分集激光通信,研究并设计一种适用于高速率激光通信用驱动系统,对半导体激光器调制基本特性、频率稳定度和驱动阈值变化等特性进行了分析,通过实验验证了设计的性能。实验结果表明,系统在发射功率-3dBm,误码率小于10-6的情况下,半导体激光器频率长效稳定,驱动速率达到2.5Gb/s,基本满足大气激光通信的稳定度可靠、高速率和抗干扰等方面的要求。