相干光通信系统中DPSK解调技术的研究

发布时间：2020-04-03 11:17

【摘要】：相干光通信因其灵敏度高、通信容量大、保密性好、调制方式丰富,同时可以解决传统强度调制直接检测(Intensity modulatio n/direct detection,IM/D D)带来的接收灵敏度低和功率受限等问题,是未来激光通信方式中极具潜力的一种。本文介绍了相干光通信系统的原理,着重分析了通信系统的解调方案。根据外差探测原理,系统采用了带有频率估计的Costas锁相环的解调方案,并通过理论分析及实验仿真对解调方案进行了验证,在此基础上搭建了相干光通信系统解调平台。具体工作如下:1.设计了一种基于外差探测的相干光通信解调系统。介绍了解调系统中各个模块的主要结构和功能,并对频率估计模块和载波恢复模块进行了硬件仿真。仿真结果表明,频率估计模块可以对中频采样信号进行正确的频率估计,载波恢复模块可以对中频采样信号进行正确的相位恢复,从而正确的解调出码元信号。2.解调系统采用现场可编程逻辑门阵列(Field Pro grammable Gate Array,FPGA)设计了数字式DPSK(Differential Quadrature Reference Phase Shift Keying,DPSK)解调器。采用带有频率跟踪的Costas锁相环,实现了对相干光通信系统中DPSK信号实时解调的仿真验证。3.本文将信号发生器产生的中频信号作为解调系统的输入信号,验证了该系统可以正确的对中频信号进行相位恢复,并在室外进行了400米和1.3公里的视频传输实验。实验结果表明:按照本文所设计的相干光通信解调系统可以实现视频的实时传输,通信效果良好,且误码率小于10-6。
【图文】：

信号处理模块采用TSW1400EVM信号处理板，如图3-2所示。其核心芯片为ALTREA公司Stratix IV系列EP4SGX70HFC3芯片，该芯片具有680K逻辑单元（Logic Element，LE）、22.4Mbits嵌入式存储器以及1360个18× 18乘法器；具有两个速度等级，同时具备先进的逻辑和布线体系结构；具有48个高速收发器和1067Mbps存储器接口；采用40nm工艺技术，实现低功耗；支持即插即用并保证信号完整性。图3-2 TSW1400EVM信号处理板Fig.3-2 TSW1400EVM Signal Processing Board

时钟模块,如图3-6所示。该模块采用时钟调节器件LMK04806，，具有优异的时钟抖动消除、时钟发生和时钟分配功能，并且与低噪声VCOX参考源结合使用时，采用双环路PLL结构可以实现输出时钟信号非常低的抖动。双环路结构有由两个高性能锁相环组成，第一个PLL（PLL1）具有低噪声抖动消除功能，第二个PLL（PLL2）执行时钟的生成。PLL1可配置为与外部VCXO模块配合使用，产生更低抖动的参考时钟，当环路带宽很窄时，PLL1通过VCXO或可调晶体清理输入时钟，同时PLL1的输出被用作PLL2的输入时钟，并通过PLL1锁定VCXO的输出。PLL1的输出用作集成VCO的PLL2的参考时钟。PLL2的环路带宽可以被优化以清除远端相位噪声（高于50kHz的偏移）
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.1

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本文编号：2613303