采用锁相环的雪崩光电二极管在直接检测的光脉冲位置调制通信系统中的字定时恢复

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采用锁相环的雪崩光电二极管在直接
检测的光脉冲位置调制通信系统中的字定时恢复
摘要——直接探测光脉冲位置调制通信系统的字定时恢复技术描述了利用相位锁定回路追踪在所收到的随机脉冲位置调制数据序列中的后端到后端脉冲对。
实验系统由一砷化铝镓激光二极管发射器（λ=833纳米），硅雪崩光电二极管探测器组成，并且在源数据率为25Mbit/s/下使用Q =4的脉冲位置调制信号。用来表征系统性能的数学模型证明是与实验测量相吻合。利用前面描述的这种回收脉冲位置调制字时钟和一个插槽时钟恢复系统的接收器与使用的通用发射器/接收器的时钟的接收器相比，在接受器灵敏度上导致没有可测量的处罚。完全自同步接收器能够获取和维护在输入光信号水平低至每信息比特检测到的平均20光子的时隙和字同步。在每信息比特的光子探测不到60情况下，接收器实现平均10-6位错误的概率。
Ⅰ 引言

 进制脉冲位置调制（PPM）在直接检测的自由空间光通信系统中是可以被接受的的信号形式。在这种制式中，一组L二进制源位被编码为脉冲位置调制字，它由单光脉冲为Q=2L可能时隙的其中之一组成。接收器集成在每个时隙光探测器的输出电流，并确定其中载有最大的综合性光电探测器的输出。因此该系统在发射器和接收器之间，都要求脉冲位置调制时隙同步和字同步。脉冲位置时隙同步的建立在之前[1]-[5]中已经学习过。本论文讨论的脉冲位置时隙同步在假定的理想时隙同步下已经得到。一种技术是考虑到建立脉冲位置从脉冲位置调制数据的序列，包含后端到后端脉冲位置调制脉冲调制对随机出现的字同步。实验的描述证明了技术上可以容易实现，并且可以建立可靠的脉冲位置调制字同步，在接受信号水平低至每信息比特检测到的平均40光子的脉冲位置调制脉冲或者20光子每信息比特。
 在任何直接检测光通信系统，采用脉冲位置调制信号的基本问题之一是运用脉冲位置调制信号，从传入光子在由接收机中的光探测器吸收时确定脉冲位置调制时隙和字分隔。假设脉冲位置调制时隙同步已经成立，脉冲位置调制字同步可以通过定期发送脉冲位置调制数据流的嵌入同步完成。一个同步模式通常是一个规定的脉冲位置调制字序列，它可以比较容易地区别于随机脉冲位置调制数据。该接收器检测到这些模式，并且再生用于安排整个收到的脉冲位置调制序列的脉冲位置调制字。两种同步模式之间的脉冲位置调制数据序列称为一个框架，因此，定位同步模式也被称为帧同步。由于在同步模式检测可能出现的错误，同步核查应根据观测大量的帧。

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