改进的大气激光通信PPM调制解调系统设计.pdf

第４８卷　 第５期 哈　 尔　 滨　 工　 业　 大　 学　 学　 报 Ｖｏｌ４８ Ｎｏ５ 　 　 ２０ １６年５月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＡＲＢＩＮ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｍａｙ ２０１６ 　 　 　 　 　 　 ｄｏｉ：１０．１１９１８／ ｊ．ｉｓｓｎ．０３６７⁃６２３４．２０１６．０５．０１７ 改进的大气激光通信ＰＰＭ调制解调系统设计 １，２ １ １ １，２ 马　 爽 ，吴志勇，高世杰 ，耿天文 ，吴佳彬 （１．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，１３００３３ 长春；２．中国科学院大学，１０００３９ 北京） 摘　 要：为进一步提高ＰＰＭ解调的性能，系统以ＦＰＧＡ 为主控单元，提出了一种改进的数字锁相环提取时隙同步时钟和快速 帧同步提取方案，在传统的数字锁相环中添加了数字滤波器和ＦＩＦＯ缓存单元． 结果表明：系统能够精确地调整时隙时钟，调 整精度达到０．２５π，１０ Ｍｂｐｓ信号的时隙时钟的抖动量仅为１．５ ｎｓ，最终系统实现了１０ Ｍｂｐｓ 的大气激光通信． 关键词：激光通信；脉冲位置调制； 时钟同步；数据与时钟恢复 － － － 中图分类号：ＴＮ９２９．１２ 文献标志码：Ａ 文章编号：０３６７ ６２３４（２０１６）０５ ０１０５ ０５ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｌａｓｅｒ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ＰＰＭ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ⁃ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ １，２ １ １ １ １，２ ＭＡ Ｓｈｕａｎｇ ，ＷＵ Ｚｈｉｙｏｎｇ ，ＧＡＯ Ｓｈｉｊｉｅ ，ＧＥＮＧＴｉａｎｗｅｎ ，ＷＵＪｉａｂｉｎ （１． Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ，Ｆｉｎｅ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，１３００３３ Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ，Ｃｈｉｎａ； ２． Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，１０００４９ Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆ ＰＰＭｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｗｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｉｍｐｒｏｖｅｄｄｉｇｉｔａｌｐｈａｓｅ⁃ ｌｏｃｋｅｄ ｌｏｏｐ ｔｏ ｅｘｔｒａｃｔ ｓｌｏｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｃｌｏｃｋ ａｎｄ ａ ｆａｓｔ ｆｒａｍｅ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ． Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ｐｈａｓｅ⁃ｌｏｃｋｅｄ ｌｏｏｐ，ｔｈｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｆｉｌｔｅｒ ａｎｄ ＦＩＦＯｂｕｆｆｅｒ ｕｎｉｔ ａｒｅ ａｄｄｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｌｏｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｃｌｏｃｋ ｃａｎ ｂｅ ｐｒｅｃｉｓｅｌｙ ａｄｊｕｓｔｅｄ．Ｔｈｅ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ａｃｃｕｒａｃｙ ｉｓ０．２５π． Ｔｈｅｊｉｔｔｅｒ ｏｆ ｓｌｏｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｃｌｏｃｋ ｉｓ ｏｎｌｙ １．５ ｎｓ ｉｎ １０ Ｍｂｐｓ． Ｆｉｎａｌｌｙ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｃｈｉｅｖｅｓ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｌａｓｅｒ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ １０ Ｍｂ