【摘 要】
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大气激光通信利用激光承载信息,具有带宽高、容量大、成本低、抗电磁干扰能力强等优点,是光通信领域的研究热点之一。实际的大气信道存在大气衰减、大气湍流效应,会对信号传输造成强烈干扰,而对抗湍流干扰最基本的方法就是采用高能效比的调制编码技术。PPM作为一种高能效比的调制方式,在大气激光通信中展现出显著优势,但其在传输过程中容易出现符号串扰、时钟失步等问题。因此,研究稳定高效的PPM调制解调技术对其在大气
【基金项目】
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本课题源自“973； 863”项目；
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大气激光通信利用激光承载信息,具有带宽高、容量大、成本低、抗电磁干扰能力强等优点,是光通信领域的研究热点之一。实际的大气信道存在大气衰减、大气湍流效应,会对信号传输造成强烈干扰,而对抗湍流干扰最基本的方法就是采用高能效比的调制编码技术。PPM作为一种高能效比的调制方式,在大气激光通信中展现出显著优势,但其在传输过程中容易出现符号串扰、时钟失步等问题。因此,研究稳定高效的PPM调制解调技术对其在大气激光通信系统中的应用具有重要意义。本文对PPM调制解调技术展开了研究,并通过搭建实际的激光通信系统对设计的算法进行了验证,主要研究内容如下:1、通过理论分析,对比了 OOK和PPM的调制原理、带宽需求及功率效率差异,研究了大气信道的特性及其对PPM信号传输造成的影响,推导出在弱湍流信道中PPM信号的误码率公式。从理论角度说明了 PPM调制应用于大气激光通信系统中的优越性。2、研究设计了 PPM调制解调的关键算法,包括PPM调制、位同步、符号同步和PPM译码,研制了基于FPGA开发板的PPM调制解调模块,通过仿真和实验验证了相关算法的有效性可靠性。3、设计了一套PPM调制解调的大气激光通信系统,该系统由发射机、光学天线、接收机三部分组成。通过分析各部分所需元器件的功能特性及工作原理,确定了其选型标准,为后续的算法验证实验奠定了硬件基础。完成了 PPM与OOK调制的对比实验。实验结果表明:在接收光功率足够大时,PPM调制与OOK调制系统均能实现零误码传输。随着接收光功率的下降,通信系统的误码率逐渐上升。在20Mbps的传输速率,误码率不高于10-6的条件下,4-PPM相比OOK调制,接收机灵敏度提高了 6dB。实验结果与理论研究相符合,证明了本文设计的PPM调制解调算法及搭建的激光通信系统的可靠性和有效性,同时为相关研究提供了实验数据支撑。
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