相干光通信零差BPSK系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、自由空間光通信利用調(diào)制激光束通過(guò)自由空間或大氣發(fā)送信息。自由空間光通信被視為能滿(mǎn)足日益增加的高數(shù)據(jù)速率傳輸需求的下一代技術(shù)，如果應(yīng)用到混合光纖和射頻通信網(wǎng)絡(luò)，其在重量、功率和容量方面較之射頻系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)將非常突出。近三十年來(lái)，已經(jīng)在各種不同的平臺(tái)之間，如衛(wèi)星、車(chē)輛、輪船、飛機(jī)、高空氣球和光學(xué)地面站等，進(jìn)行了廣泛的自由空間光通信系統(tǒng)試驗(yàn)。自由空間光通信系統(tǒng)研究的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)可靠的通信鏈接，通過(guò)大氣、太空和地面自由空間光通信骨干光纜，建立一

2、個(gè)高速、不受射頻干擾的、全光的無(wú)線光網(wǎng)絡(luò)。 自由空間光通信系統(tǒng)(FSO：Free space optics)結(jié)合了光纖通信和無(wú)線通信的優(yōu)點(diǎn)。隨著人們對(duì)空間光通信傳輸碼率高、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、保密性好、體積小、重量輕等一系列優(yōu)點(diǎn)認(rèn)識(shí)之后，空間光通信的應(yīng)用成為了通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，并逐漸向工程化方向發(fā)展。傳統(tǒng)的自由空間光通信系統(tǒng)基于強(qiáng)度調(diào)制和直接檢測(cè)(IM/DD：intensity modulation and direct d

3、etection)的調(diào)制解調(diào)方案。這種方案歷史悠久，但是近年來(lái)，將光的相干探測(cè)技術(shù)整合到自由空間光通信系統(tǒng)，成為了研究的熱點(diǎn)。這種技術(shù)具有不少優(yōu)勢(shì)，其中最突出的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在接收靈敏度上，這是通信系統(tǒng)的一個(gè)重要性能指標(biāo)，尤其是在自由空間光通信系統(tǒng)中。但相干激光通信系統(tǒng)具有很多關(guān)鍵技術(shù)和問(wèn)題需要解決，其中，光學(xué)鎖相環(huán)技術(shù)(OPLL：Optical Phase Locked Loop)就是一項(xiàng)核心關(guān)鍵問(wèn)題。 本文基于空間相干光通信的基本

4、理論和數(shù)學(xué)模型，深入分析了通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)(光調(diào)制調(diào)解技術(shù)、空間相干技術(shù)、光學(xué)鎖相環(huán)技術(shù))，重點(diǎn)討論了光鎖相環(huán)技術(shù)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，并且探討了各種系統(tǒng)噪聲和光鎖相環(huán)性能參數(shù)對(duì)光相干接收機(jī)性能的影響，尤其是對(duì)光零差探測(cè)接收性能的影響。設(shè)計(jì)了一種二進(jìn)制相移鍵控(BPSK：Binary Phase Shift Keying)調(diào)制/零差探測(cè)的光相干系統(tǒng)，進(jìn)行了模塊級(jí)仿真實(shí)驗(yàn)。建立了星間相干光通信的鏈路方程，提出了系統(tǒng)方案的初步設(shè)想、總體思路和主