【摘 要】
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高速高阶调制数字相干光传输系统由于其大容量、高谱效特点已成为空间通信领域中的研究热点之一。但是不同于目前已经大规模应用的高速大容量光纤相干通信,目前尚无针对空间相干光通信场景的损伤补偿数字信号处理(DSP,Digital SignalProcessing)算法商用芯片。因此为了抑制高速空间相干光通信系统中信号损伤,基于已有的光纤信道DSP算法针对空间信道特点,设计并实现能够满足空间相干光通信系统信
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高速高阶调制数字相干光传输系统由于其大容量、高谱效特点已成为空间通信领域中的研究热点之一。但是不同于目前已经大规模应用的高速大容量光纤相干通信,目前尚无针对空间相干光通信场景的损伤补偿数字信号处理(DSP,Digital SignalProcessing)算法商用芯片。因此为了抑制高速空间相干光通信系统中信号损伤,基于已有的光纤信道DSP算法针对空间信道特点,设计并实现能够满足空间相干光通信系统信道功率预算及传输速率要求且复杂度低、所需硬件资源合理的实时并行DSP算法成为当前研究的重点与难点。本文围绕2.5 GBaud 偏振复用-正交相移键控(PM-QPSK,Polarization Multiplexing Quadrature Phase Shift Keying)空间相干光接收机中的并行IQ相位不平衡补偿和并行载波频偏估计算法的设计和采用现场可编程门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Array)芯片的算法实现而展开,主要研究与设计开发工作简述如下。(1)基于Altera公司的5SGXMA7K2F40C3型号FPGA芯片,设计并实现了 2.5 GBaud PM-QPSK空间相干光接收机中的并行IQ相位不平衡补偿算法。所设计算法利用相位不平衡损伤变化缓慢特点采用抽样计算损伤方法,可以在满足系统传输速率的要求下有效降低FPGA芯片资源消耗。经离线实验验证,通过合理设置算法中的关键参数,所实现的IQ相位不平衡补偿模块可以在-38dBm接收光功率下完成IQ相位不平衡补偿,系统误码率小于2e-5。(2)基于Altera公司的5SGXMA7K2F40C3型号FPGA芯片,设计并实现了 2.5 GBaud PM-QPSK空间相干光接收机中的并行载波频偏估计算法。所设计的算法通过模块化设计以及对关键计算的优化,在满足系统传输速率的要求下能够有效降低FPGA芯片资源消耗。经离线实验验证,在确定最佳符号块长度的情况下所实现的并行载波频偏估计模块在-38dBm接收光功率下能够正常工作且估偏精度在设计要求之内,最终解调之后系统误码率小于7e-5。
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