专利名称：用于光通信系统中的多进制数字脉冲周期调制和解调方法
技术领域：
本发明涉及一种多进制数字脉冲周期调制和解调方法。
背景技术：
目前光通信领域主要使用强度调制/直接检测(IM/DD, Intensity Modulated/Direct Detection)技术，基于頂/DD技术的调制方式主要有3种开关键控(00K，On-Off-Keying)、脉冲位置调制(PPM, Pulse Position Modulation)和数字脉冲间隔调制(DPIM, Digital Pulse Interval Modulation)调制方式。开关键控方式通过控制光通信中发光二极管(LED)的亮灭来实现信息的传递，LED熄灭时，表示传递数据“0”;LED点亮时，表示传递数据“I”;开关键控调制方式对电路要求简单，不需要进行码元同步，而且其带宽利用率高，是目前支持IM/DD带宽利用率最高的调制技术。脉冲位置调制将发射波形进行等比例划分成多个小时隙，小时隙的位置不同，表示的信息不同。脉冲位置调制的优点是提高了能量利用效率，但是其对带宽的要求高，并且在接收端需要时隙同步和码元同步，这也增加了电路的难度。数字脉冲间隔调制则是在脉冲位置调制的基础上进行改进而提出的非等时脉冲间隔调制方式，使用和脉冲位置调制相同的小时隙，但是码元长度是变化的，不同的码元长度表示不同的信息；与开关键控调制相比，数字脉冲间隔调制有更高的能量利用率；与脉冲位置调制相比，在接收端不需要进行时隙同步和码元同步，降低了电路的复杂程度。但是，数字脉冲间隔调制对带宽的要求同样很高。对于实际光通信系统，由于发光元件LED的开关速度有限，往往成为传输速度瓶颈，导致光通信链路的通信效率受到限制，典型的往往仅有几十MHz，如何在带宽受限制情况下，提高现有光通信系统的数据传输速率，成为研究新型调制和解调方式的目标。
发明内容
本发明是为了提升光通信系统数据传输速率，从而提供一种用于光通信系统中的多进制数字脉冲周期调制和解调方法。用于光通信系统中的多进制数字脉冲周期调制和解调方法，调制方法将光通信系统的M进制的系统数据采用MDPCM的方法调制为二进制脉冲；所述调制方法是通过改变M进制的系统数据中各码元所对应的二进制脉冲的周期T(n)实现的；所述周期T (n)是根据公式T(n) = tBS+(n+l) tslot获得的；其中:n为M进制的系统数据中的码元，n = 0，l，...，M-1 &为MDPCM调制基本波形的持续时间，tsl。,为相邻两个码元的调制脉冲周期之间的时间分辨间隔；M为大于2的正整数。、
解调方法将调制后的二进制脉冲根据公式
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tslot获得解调制后的数据；其中Tx为解调接收到的二进制脉冲周期时间，[ ]表示取整函数，当n < 0或者n > M-I时,表示n为空码元,不代表任何信息。M进制的系统数据中的各码元的调制脉冲周期之间的时间分辨间隔tsl。,与基本波形持续时间tBS的关系，满足下式tslot〈 tBS MDPCM调制基本码元的持续时间tBS的取值为
II >-
BS 0.555式中，B为光通信系统的带宽。MDPCM相邻码元的调制脉冲周期之间的时间分辨间隔tsl。，的取值为tslot > 2 I TIE式中，TIE为调制相邻两个码元的时间间隔误差。有益效果本发明是一种MDPCM调制方法，本发明根据发送码元周期的不同来区别不同的信息，提高了带宽利用率，相同带宽下能大幅提高信息传输速率。
图I是本发明的调制方法的波形示意图；图2是本发明的光通信系统的结构示意图；图3是脉冲触发误差原理示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一、结合图I说明本具体实施方式
，用于光通信系统中的多进制数字脉冲周期调制和解调方法，调制方法将光通信系统的M进制的系统数据采用MDPCM的方法调制为二进制脉冲；所述调制方法是通过改变M进制的系统数据中各码元所对应的二进制脉冲的周期T(n)实现的；所述周期T (n)是根据公式T(n) = tBS+(n+l) tslot获得的；其中:n为M进制的系统数据中的码元，n = 0，1， ，M-I ；tBS为MDPCM调制基本波形的持续时间，tsl。,为相邻两个码元的调制脉冲周期之间的时间分辨间隔；M为大于2的正整数。解调方法将调制后的二进制脉冲根据公式
Ty — t
j** JL.§■I -an = L — Ij
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slot获得解调制后的数据；其中Tx为解调接收到的二进制脉冲周期时间，[ ]表示取整函数，当n < O或者n > M-I时,表示n为空码元,不代表任何信息。原理MDPCM调制(Multi-ray Digital Pulse-Cycle Modulation, M 进制数字脉冲周期调制)是一种针对多进制传输系统的非等时脉冲时间调制方式，属于脉冲周期调制范畴。通过将原始数据编码到发送符号周期上的方式来传输信息。发送符号的周期是可变的，由符号中所携带的信息所决定。为了保证高的传输速率，相邻数据所对应的周期时间差别很小。然后根据周期的不同，精确的构建码元传输的波形。MDPCM调制是将多进制数调制不同周期的二进制脉冲，在MDPCM调制中，将M进制中信息所有的符号表示成n，n = 0，1，...，M-1，那么码元n所对应的调制信号周期T (n)为T(n) = tBS+(n+l) tslot(I) 其中tBS为MDPCM调制基本波形持续时间，tsl()t为MDPCM调制后各码元的调制脉冲周期之间的时间分辨间隔。MDPCM调制中，tslot与tBS的关系，满足下式tslot < tBS(2)接收端解调时可以由式(I)求出n，即
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lShl其中Tx为解调接收到的脉冲周期时间，[ ]表示取整函数，当n < 0或者n > M-I时，表示n为空码元，不代表任何信息。根据式(I)，可以得出MDPCM调制信号波形如图I所示。MDPCM波形由两个部分组成，分别为基本波形部分和信息波形部分。基本波形部分是MDPCM调制波形的固定部分，由持续时间为tBS的“10”脉冲组成，其中“I”电平持续时间tH，“0”电平持续时间信息波形部分是MDPCM调制波形的变化部分，持续时间为tIS (n)，由n+1个时间分辨间隔tsl()t组成。由图1，MDPCM调制信号表达式为
t 、(I 0<l<tH5I111I) = Irt ,,
I (4)其中，去<!/ ,+(// + !)/, ,，每个码元的周期是指当前码元的上升沿到下一
个码元的上升沿之间的时间间隔，由于每个码元波形在结束时均需要恢复到零电平，因此该调制方式属于归零码范畴。在式⑷中,涉及到I^tlj以及tsl()t的取值。下面详细分析I^tlj以及tsl()t取值与系统性能之间的关系。tH、tL的选择方法由式(I)得出，min{T(n)} = T(_l) = tBS,是本调制方式中波形最小周期时间,根据时间和频率的倒数关系，tBS所对应的带宽为本调制方式的最高带宽。由奈奎斯特带宽知道，若每秒传输Rb个二进制码元，需要的最小带宽是B =Rb/2Hz,由于实际滤波器的限制，系统带宽一般是奈奎斯特最小带宽的I. I I. 4倍。当带宽B确定后，tH和\的取值应满足
权利要求
1.用于光通信系统中的多进制数字脉冲周期调制和解调方法，其特征是 调制方法将光通信系统的M进制的系统数据采用MDPCM的方法调制为二进制脉冲；所述调制方法是通过改变M进制的系统数据中各码元所对应的二进制脉冲的周期T(n)实现的； 所述周期T (n)是根据公式 T(n) = tBS+ (n+1) tslot, 获得的；其中n为M进制的系统数据中的码元，n = 0,1,.. ,M-I ;tBS为MDPCM调制中基本波形的持续时间，tsl。,为相邻两个码元的调制脉冲周期之间的时间分辨间隔；M为大于2的正整数； 解调方法将调制后的二进制脉冲根据公式
2.根据权利要求I所述的用于光通信系统中的多进制数字脉冲周期调制和解调方法，其特征在于M进制的系统数据中的相邻码元的调制脉冲周期之间的时间分辨间隔tsl(rt与基本波形持续时间tBS的关系，满足下式
3.根据权利要求I所述的用于光通信系统中的多进制数字脉冲周期调制和解调方法，其特征在于MDPCM调制基本波形的持续时间tBS的取值为
4.根据权利要求I所述的用于光通信系统中的多进制数字脉冲周期调制和解调方法，其特征在于相邻码元的调制脉冲周期之间的时间分辨间隔tsl(rt的取值为 tsiot〉2 I TIE I, 式中，TIE为调制相邻两个码元的时间间隔误差。
全文摘要
用于光通信系统中的多进制数字脉冲周期调制和解调方法，涉及一种多进制数字脉冲周期调制和解调方法。它是为了提升光通信系统数据传输速率。调制方法将光通信系统的M进制的系统数据采用MDPCM的方法调制为二进制脉冲；所述调制方法是通过改变M进制的系统数据中各码元所对应的二进制脉冲的周期实现的；解调方法将调制后的二进制脉冲根据解调公式获得解调制后的数据。本发明适用于光通信系统中。
文档编号H04B14/02GK102638315SQ201210143290
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月10日 优先权日2012年5月10日
发明者任广辉, 何胜阳, 吴芝路, 赵雅琴, 阳云龙 申请人:哈尔滨工业大学