深空光通信中,空載終端的功率極其有限,能源十分寶貴,為提高發(fā)射端的能量轉(zhuǎn)換效率,光子探測(cè)器陣列及脈沖位置調(diào)制(Pulse Position Modulation,PPM)是普遍認(rèn)可的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。但深空光通信的主要特點(diǎn)是通信鏈路極其遠(yuǎn),鏈路功率損耗大,這就使得接收端存在信號(hào)衰減嚴(yán)重,信噪比低的問(wèn)題,從而導(dǎo)致接收機(jī)難以實(shí)現(xiàn)精確的時(shí)鐘同步及數(shù)據(jù)恢復(fù)。特別是以一倍PPM時(shí)隙頻率異步采樣時(shí),其數(shù)據(jù)量較少,抗時(shí)延抖動(dòng)能力弱,更難以實(shí)現(xiàn)PPM信號(hào)的時(shí)鐘同步及可靠的數(shù)據(jù)恢復(fù)。因此,本文針對(duì)一倍PPM時(shí)隙頻率采樣信號(hào)的時(shí)鐘同步及數(shù)據(jù)恢復(fù)進(jìn)行研究。針對(duì)一倍時(shí)隙頻率采樣信號(hào)其數(shù)據(jù)量少易產(chǎn)生信號(hào)損失,且容易受到時(shí)延抖動(dòng)的影響而產(chǎn)生脈沖移位錯(cuò)誤的問(wèn)題,本文提出了基于光PPM的一倍時(shí)隙頻率錯(cuò)位采樣數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)。該方案將光子探測(cè)器陣列輸出信號(hào)分為兩組,其中偶數(shù)組信號(hào)在奇數(shù)組信號(hào)采樣的基礎(chǔ)上延遲半個(gè)時(shí)隙進(jìn)行采樣,并對(duì)兩組采樣信號(hào)分別進(jìn)行合并和插值完成數(shù)據(jù)恢復(fù)。仿真結(jié)果表明,當(dāng)以一倍時(shí)隙頻率采樣時(shí),錯(cuò)位采樣方案能有效減小傳統(tǒng)采樣所帶來(lái)的信號(hào)損失,抑制時(shí)延抖動(dòng)引起的脈沖移位錯(cuò)誤。針對(duì)一倍時(shí)隙頻率異步采樣的光子探測(cè)PPM光通信系統(tǒng),本文提出了一種基于保護(hù)時(shí)隙的一倍時(shí)隙頻率采樣光PPM時(shí)鐘同步技術(shù)。在發(fā)送端的每個(gè)PPM符號(hào)中安排一個(gè)或者多個(gè)保護(hù)時(shí)隙,根據(jù)保護(hù)時(shí)隙位置處只有背景光子,而其他時(shí)隙既有背景光子也有信號(hào)光子的特性實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步。時(shí)鐘同步主要分為定時(shí)粗同步和定時(shí)精同步兩個(gè)部分。定時(shí)粗同步是將采樣輸出的數(shù)據(jù)以PPM符號(hào)中時(shí)隙個(gè)數(shù)為周期進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù),然后根據(jù)保護(hù)時(shí)隙位置處光子的統(tǒng)計(jì)分布特性對(duì)時(shí)鐘偏差進(jìn)行定時(shí)粗同步。完成定時(shí)粗同步后,本文提出了三種精同步方案,其中一種是基于保護(hù)時(shí)隙的插值匹配搜索定時(shí)精同步方案,另外兩種精同步方案是在基于保護(hù)時(shí)隙的插值匹配搜索的基礎(chǔ)上,與糾錯(cuò)碼輔助進(jìn)行的聯(lián)合精估計(jì)。仿真結(jié)果表明,本文所提方法能夠在大定時(shí)偏差范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)有效同步,并且可根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)中的保護(hù)時(shí)隙數(shù)、信道特性以及統(tǒng)計(jì)量選擇合適的定時(shí)精同步方案,從而獲得較為理想的系統(tǒng)誤碼性能。
【學(xué)位單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN929.1
【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 深空光通信概述
    1.2 深空光通信發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 時(shí)鐘同步技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.4 研究目的及意義
    1.5 本文主要工作及內(nèi)容安排
第2章 深空光通信關(guān)鍵技術(shù)及信道特性
    2.1 深空光PPM異步時(shí)鐘采樣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型
    2.2 PPM調(diào)制原理
    2.3 光子探測(cè)技術(shù)
        2.3.1 單光子探測(cè)技術(shù)
        2.3.2 光子探測(cè)陣列接收技術(shù)
    2.4 光子探測(cè)信道特性
        2.4.1 光子探測(cè)信道特性
        2.4.2 泊松信道下PPM調(diào)制似然比
    2.5 本章小結(jié)
第3章 基于光PPM的異步時(shí)鐘錯(cuò)位采樣數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)
    3.1 一倍時(shí)隙頻率采樣的研究背景
    3.2 傳統(tǒng)異步時(shí)鐘采樣模型
    3.3 數(shù)字插值技術(shù)
        3.3.1 插值技術(shù)概述
        3.3.2 插值函數(shù)
        3.3.3 脈沖展寬波形權(quán)系數(shù)插值算法
    3.4 傳統(tǒng)采樣數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)
        3.4.1 傳統(tǒng)異步時(shí)鐘采樣數(shù)據(jù)恢復(fù)方案
        3.4.2 仿真分析
    3.5 錯(cuò)位采樣數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)
        3.5.1 一倍PPM時(shí)隙頻率采樣數(shù)據(jù)特征
        3.5.2 一倍PPM時(shí)隙頻率錯(cuò)位采樣數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)
        3.5.3 仿真分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 基于保護(hù)時(shí)隙的光PPM定時(shí)粗同步技術(shù)
    4.1 基于保護(hù)時(shí)隙的光PPM時(shí)鐘同步系統(tǒng)
        4.1.1 基于保護(hù)時(shí)隙的統(tǒng)計(jì)光子計(jì)數(shù)模型
        4.1.2 基于保護(hù)時(shí)隙的光PPM時(shí)鐘同步系統(tǒng)
    4.2 基于保護(hù)時(shí)隙的定時(shí)粗同步
        4.2.1 基于保護(hù)時(shí)隙的頻偏粗估計(jì)
        4.2.2 基于保護(hù)時(shí)隙的初始相位偏差粗估計(jì)
    4.3 仿真分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 基于保護(hù)時(shí)隙的光PPM定時(shí)精同步技術(shù)
    5.1 基于保護(hù)時(shí)隙的插值匹配搜索精同步
        5.1.1 基于保護(hù)時(shí)隙的插值匹配搜索精同步
        5.1.2 誤碼性能
    5.2 插值匹配搜索與糾錯(cuò)碼輔助聯(lián)合精同步
        5.2.1 SCPPM編譯碼原理
        5.2.2 插值匹配搜索與譯碼輸出軟信息聯(lián)合精同步
        5.2.3 插值匹配搜索與基于EM估計(jì)的碼輔助聯(lián)合精同步
        5.2.4 誤碼性能
    5.3 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 全文工作總結(jié)
    6.2 后續(xù)研究工作
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間從事的科研工作及取得的成果

【參考文獻(xiàn)】

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