深空光通信中光子探测阵列信号的合成及开环同步技术

发布时间：2024-01-26 22:17

　　脉冲位置调制(Pulse Position Modulation,PPM)结合光子探测阵列具有能量效率高、抗干扰能力强以及探测频率高等优点,在深空光通信中得到广泛应用。深空条件下通信链路极其远,探测信号容易受背景噪声、时延抖动等信道特性影响,输出信噪比极低,并且各支路输出信号间会存在一定时延差,导致接收机合成及同步性能不理想。在深空光通信中,阵列信号合成及同步非常关键。首先,针对各支路输出信号间存在时延差的问题,论文第二章提出了一种依次相关时延对准方法。先按信号强弱性顺序对各支路排序,通过相关性对排序后的各支路信号依次进行时延对准。仿真结果表明,该方法可以正确估计出时延差。另外还考虑了抖动存在时,利用权系数对似然比进行加权合并。仿真结果表明,改进似然比可获得一定的性能增益。其次,针对闭环时钟同步方式系统复杂的问题,论文第三章提出了一种频偏和初始相偏联合搜索的开环同步方法。通过测量光子到达时间,得到不同频偏和初始相偏的光子分布。频偏存在时,光子分布更加平坦;初始相偏存在时,光子分布峰值将会偏离中心位置。将均方误差或二阶矩作为不同定时误差情况下同步程度的衡量标准,利用搜索的方式实现时隙同步...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 概述
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 深空光通信关键技术
        1.3.1 PPM调制技术
        1.3.2 单光子探测技术
        1.3.3 光子探测阵列技术
    1.4 定时同步问题研究概况
    1.5 本文主要工作及内容安排
第2章 光子探测阵列信号的时延对准及似然比合成方法
    2.1 光子探测阵列合成总体结构
    2.2 光子探测信道特性
        2.2.1 背景噪声干扰
        2.2.2 时延抖动特性
        2.2.3 泊松信道模型
    2.3 光子到达时间测量技术
        2.3.1 异步时钟采样
        2.3.2 异步时钟计数
    2.4 阵列信号时延对准方法
        2.4.1 基本原理
        2.4.2 依次相关时延对准方法
        2.4.3 仿真验证及结果分析
    2.5 阵列信号似然比合成方法
        2.5.1 泊松信道下阵列信号似然比计算
        2.5.2 抖动存在情况下阵列信号似然比计算
        2.5.3 仿真验证及结果分析
    2.6 本章小结
第3章 基于频偏和初始相偏联合搜索的时隙同步方法
    3.1 定时误差估计系统结构及原理
        3.1.1 定时误差估计系统结构
        3.1.2 定时误差估计原理
    3.2 基于均方误差准则的定时误差估计方法
        3.2.1 光子分布统计图的建立
        3.2.2 均方误差准则
        3.2.3 仿真验证及结果分析
    3.3 基于二阶矩准则的定时误差估计方法
        3.3.1 二阶矩准则
        3.3.2 仿真验证及结果分析
    3.4 发射激光脉冲宽度对同步性能的影响
    3.5 本章小结
第4章 基于频偏和初始相偏直接预测的时隙同步方法
    4.1 基于前半帧和后半帧累积偏差计算的频偏估计方法
        4.1.1 基本原理
        4.1.2 频偏估计方法
    4.2 基于光子分布峰值偏移量的初始相偏估计方法
        4.2.1 基本原理
        4.2.2 初始相偏估计方法
    4.3 仿真验证及结果分析
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 本文工作总结
    5.2 下一步研究工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果



本文编号：3885792