相干光接收机时钟恢复算法的FPGA实现

作者：金鑫; 杨奇^*; 敖学渊; 张深茂

来源：遥测遥控, 2022, 43(04): 106-112.

• 相干接收机
• 时钟恢复
• Gardner算法
• FPGA

低轨小卫星在进行相干激光通信时，需要实时解决发射端与相干光接收机之间存在的时钟偏差问题。分析了时钟偏差对相干光接收机性能的影响，设计了一种基于Gardner算法的并行化时钟恢复反馈环路来对时钟的偏差进行纠正，对各组成部分的原理进行了说明，并在现场可编程逻辑门阵列FPGA上实现了该算法，将5 GSa/s的采样信号在FPGA中以156.25 MHz主频，分为并行32路完成时钟同步处理，且实时时钟同步算法仅占用FPGA的590个自适应逻辑块和4个乘法器单元。同时，采用自研的集成化相干光通信模块，演示了10 Gb/s偏振复用正交相移键控PM-QPSK相干光通信系统实验。实验结果证明该方案能稳定地补偿本地采样时钟的频率和相位偏移带来的采样定时误差。以7%开销硬判决前向纠错码HD-FEC(Hard Decision Forward Error Correction)为门限，系统的灵敏度优于–51 dBm。

• 单位
  华中科技大学; 光学与电子信息学院