空间光通信BPSK载波捕获算法研究

发布时间：2020-06-23 00:40

【摘要】：目前,无线通信迈入大容量、高速率通信时代,空间光通信开始成为研究热点。当进行空间光通信时,由于激光频率高、通信终端间的相对速度较快,引起的多普勒频移可达±7 GHz,会使本地载波同步困难,因此对空间光通信BPSK载波捕获技术展开了如下的研究:(1)对于现有载波捕获系统在多普勒频移较大的情况下,锁相环路出现失锁的问题,提出了精跟踪锁相环和粗跟踪频率估计环双环复合控制的载波捕获系统。其中精跟踪锁相环路用于稳定跟踪锁相,粗跟踪环路用于对锁相环路失锁时的频差信号进行估计补偿。(2)建立了精跟踪锁相环路数学模型,分析锁相环路噪声得到了最优环路带宽,设计了锁相环路各模块电路,并搭建实验平台验证了精跟踪锁相环路对BPSK信号载波的捕获性能。实验结果显示,当码速率为5Gbps,接收信号光功率为-40.5dBm时,精跟踪锁相环路可以快速解调出基带信号,误码率为。(3)针对空间光通信中由多普勒频移引起的频偏较大的问题,提出了重叠频段Nyquist折叠接收机信号检测算法,该算法在传统Nyquist折叠接收机的基础上,对Nyquist域的划分结构进行了修改,解决了在频带边界处信号频率由于数据截断所导致的频谱无法检测的问题,并且通过仿真验证了算法的估计性能。仿真结果显示,当待检信号频率为1.411GHz,信噪比(SNR)大于-16dB时,本算法正确决策概率可达100%,比DF检测算法性能提高了7dB;当待检信号频率为7.996GHz,信噪比(SNR)高于-14dB时,信号估计的均方误差(MSE)接近克拉美罗下界(CRLB)。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.1
【图文】：

第 1 章 绪论背景及意义来，相机和光谱仪器的空间分辨率的提高使得空间遥感技术有了飞而来的是成几何倍数增长的数据量需要从卫星或各航天器传回地面探测数据基本采用微波通信方式传输，G 比特级数据量已达微波通率为微波频率 103至 105倍，采用激光通信可以更好的满足由军事海洋观测、环境保护和深空探测等所产生的海量数据传输需求[1-4]。度的相干性和空间定向性，可以以高抗干扰能力和高保密性来进得空间光通信开始成为研究热点[5]。图 1.1 为空间光通信网络拓扑

光通信领域的国家。美国有许多推动空间光通信发展的研究机构，主要有国家航空航天局（NationalAeronautics and SpaceAdministration，NASA）、加州理工学院喷气推进实验室（Jet Propilsion Laboratory，JPL）和麻省理工学院（MIT）林肯实验室等。月球激光通信演示（Lunar Laser Communications Demonstration，LLCD）计划、激光通信中继演示计划（Laser Communication Relay Demonstration，LCRD）和深空空间光通信（Deep Space Optical Communications，DSOC）为美国已经、正在、将要开启的研究计划。图 1.3 为 LLCD 任务结构图和 DSOC 概念图。

【参考文献】

相关期刊论文 前3条

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2 吴从均;颜昌翔;高志良;;空间激光通信发展概述[J];中国光学;2013年05期

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相关博士学位论文 前1条

1 赵意意;空间相干光通信终端光学系统研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2015年

相关硕士学位论文 前4条

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2 岳浩;基于90°光混频器的零差相干光通信技术研究[D];电子科技大学;2014年

3 徐爱民;零差相干光通信调制解调技术研究[D];电子科技大学;2013年

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本文编号：2726508