(最新论文模版请到湖南科技学院学报网站下载，

网址：https://xb.huse.edu.cn/)

相干光通信(黑体二号居中）

——副题(楷体三号居中，没有就删除不要)

吴××¹　杨×ײ　王　×¹（华为中宋　小四号）

（1.××大学 自动化与信息工程学院，陕西 西安 710048；2.××理工大学 电子信息工程学院，陕西 西安 710048）

摘　要：在外差探测空间相干光通信系统中，当接收端中频信号频率波动较大时，会造成解调端环路失锁，系统误码率增大。基于此，本文采用带有频率估计的Costas锁相环实现了全数字差分相移键控（Differential phase shift keying）解调器，并对解调算法进行验证。实验结果表明：DPSK解调器能够对中频信号进行正确的频率估计和锁相，在误码率小于10-6条件下可以对码元信号正确解调，最后通过视频传输实验验证了其可行性。1.稿件的初次排版，全文行距为单倍行距。说明：图：单个居中，嵌入式，表：单个居中，文字环绕无）.（逐项添加到准确位置，不知你是否懂我的意思，有的作者还真不明白我的意思。总之你排出来格式的要与我的一模一一样，例如题目必需在题目的位置）

关键词：相干光通信；DPSK解调；频率估计；Costas锁相环 (楷体GB2312小五)

中图分类号：（自己查（网址：www.ztflh.com））

（空一行（字体大小为五号））

空间相干光通信具有探测灵敏度高、通信容量大等优点^[1-3]。在外差接收系统中，要正确地解调出码元信息，对平衡探测器输出的中频信号进行相位恢复是必不可少的。而在实际通信系统中，受激光器线宽和大气信道等因素的影响，平衡探测器输出的中频信号存在比较大的波动^[4-5]，当频率波动超过解调系统的捕获带宽时，传统方法无法对中频信号进行相位恢复，导致解调性能变差、误码率增高。克服这一问题成为相干光通信接收机设计。（正文字体为五号，中文：华文中宋，西文：The New Times Roaman）

针对这一问题，国内外学者进行一系列研究^[6-10]。目前主要采用光学锁相环(Optical Phase Locked Loop, OPLL)和数字锁相环（Digital Phase-Locked Loop, DPLL）两种方法对信号进行载波恢复。2010年Markus Petri等人^[6]提出了一种基于似然译码的非相干差分二进制相移键控的解调方案，将解调器集成于现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）上，并实现了稳定的高清视频传输。2011年，Sasaki等人^[7]采用90°混频器，通过光学自动频率控制以及数字信号处理板，实现了12Gbit/s的QPSK信号的传输。2012年，HC Park等人^[8]设计了一种采用BPSK调制方式的零差OPLL，当误码率(Bit Error Rate, BER)小于10^-12时，可实现35Gbit/s无延迟通信。2016年，董光焰等人^[9]利用自动频率控制环路技术实现了1.25Gbit/s的相干光通信，并采用FPGA相位补偿技术有效修正了环路相位残差，且系统接收机灵敏度优于54photons/bit。2017年，常帅等人^[10]建立了零差Costas锁相环数学模型，对系统锁相环路中的噪声进行量化分析并对接收机系统测试，实现了通信率为5Gbit/s，接收机灵敏度为-41.4dBm星间激光通信。以上实现相干光通信接收机的文献中，着重对OPLL进行理论分析和仿真验证，但并未在实际相干光通信系统中进行应用。

1　相干光通信系统

（一级标题字体为五号居中，中文：黑体，西文：The New Times Roaman，前面空一行，）

空间相干光通信系统如图1所示。电信号通过相位调制器被加载到信号光上通过大气信道进行传输，传输后的信号光到达接收端与本振光通过90°光混频器混频^[13]，由混频器输出的光信号经平衡探测器后转换为两路相互正交的I，Q电信号^[14]，分别表示为：

  （用mathtype输入）              （1）

                   （2）

（注意：公式和正文中凡变量均用斜体，下同）

式中， 为混频增益； 为信号光频率； 为本振光频率； 为系统稳定工作时的频率抖动。将平衡探测器输出的两路中频信号I，Q分别送入解调模块和频率控制模块。频率控制模块通过控制本振光输出频率，使中频信号达到稳定；解调模块对信号进行模数转换、频率估计、相位恢复、解码，实现视频传输。

                                                                             图1　相干光通信系统原理图（居中，楷体GB2312小五号，图号后空“一字”空）

                                               表1　建筑行业跨界融合不同层次的作用机制和机理（居中，楷体GB2312小五号，表号后空“一字”空）

1.1相干光通信系统接收机原理（二级标题 楷体GB2312五号）

1.1.1基于FPGA的解调原理框图（三级标题 华文中宋五号）

在实际相干光通信系统中，受大气湍流影响，接收端中频信号频率波动较大，传统Costas环无法完成相位恢复^[15]。基于此，本文利用带有频率估计的Costas锁相环完成解调，并通过FPGA对结果进行验证。如图2所示，平衡探测器输出的中频信号s(t)经A/D采样后输出两路采样信号u(t)，其中一路通过乘法器（Multiplier）、快速傅里叶变换（fast Fourier transform,FFT）和频率估计模块后得到频率 ，再将 输入到数字控制振荡器NCO中；另一路由Costas锁相环完成载波恢复和信号解调。

                                                                                                                                              图2　基于FPGA的解调原理框图

1.2频率估计

1.2.1降低系统工作频率（三级标题 华文中宋五号）

实际系统中，对u(t)进行相位恢复时，为降低系统工作频率与 之间的频率差，需要借助 完成Costas锁相环工作频率的初始化。

式(1)可简化为：

                          （3）

其中：

                        （4）

式(3)中，k₁为混频增益； 为中频信号s(t)的频率； 为s(t)的初始相位。s(t)频带范围为(f_L,f_H)，f_L表示频率的下边界，f_H表示频率的上边界，采样频率f_s满足

                          （5）

以采样频率f_s对信号s(t)进行等间隔采样，所得到的信号S_s(ω)的频谱可表示为：

                                    （6）

矿山企业防疫组织机构图见图1。

                                                                                                                                                  图1  矿山企业防疫组织机构图

从图1可以看出……，  从图1给出的结果，得出………………..

试验用级配的筛孔通过率见表1。

                                 表1　试验用级配的筛孔通过率            单位：%