高兼容性亚码元级激光通信/测距一体化系统

随着全社会的数字化转型,空天地一体化信息网络被迅速布局,对卫星间的多调制格式的高速相干光通信和高精度测距的需求愈加迫切。基于相干光通信,提出了一种低成本、低复杂度、高精度的通信/测距一体化系统,通过在相干光通信系统中间隔插入特定的测距数据帧,并利用改进的并行数字时钟恢复(CDR)算法,由其中的鉴相模块提取相位偏差信息,无需消耗额外的硬件资源即可实现高精度测距,由此满足卫星上低功耗、低重量和小尺寸的需求。此外,该系统可兼容不同相干光调制格式,包括OOK、BPSK和QPSK以及不同传输速率的相干光通信链路,体现出了高兼容性。提出的系统在现场可编程门阵列(FPGA)上进行实验验证,在625 Mbps和1 Gbps的BPSK信号下进行通信/测距实验。实验结果表明,码元持续时间为1.6 ns和1 ns,测距精度达到码元时长的2.25%和4.74%,测距精度分别为11 mm和14 mm,达到亚码元量级。通过所提出的通信/测距一体化系统,解决了现有测距系统通用性较差,复杂度较高的问题,提升了系统的灵活性。