专利名称：一种多进位制数字信号调制方法
技术领域：
本发明属于数字信息运算、传输、记录、存储和重放等技术领域。
现有的数字信号调制，由于基于电磁或光信号的有无(强、弱)两种状态进行的，它只能用电磁或光信号的有无(强、弱)分别代表“1”和“0”，进行二进制数字运算，在此过程中，要用“1”和“0”的不同组合代表数字信息，由于只有“1”和“0”两个项，一个普通的数字信息要由许多“1”和“0”组合表示，因此需要多次电磁或光信号的有无(强、弱)或光脉冲强弱变化，才能表示一个普通的数字信息，从而使运算机运算、记录和重放等速度受到限制，并使数字通信(以载波的强度与振幅或者频率、相位、偏振等的两种变化来分别代表一个比特<Bit>的二进制数字)中的数据传输速率受到限制。
现有的信息记录介质主要有用模拟或者数字方式记录声音的各种磁带；用于银行、邮局、人员身份识别等用途的各种磁卡；在电子数码照相机和数字式摄像机中用于记录声音和静止或者活动画像的各种磁卡、磁带；在电子运算机中用于记录运算机文件的软、硬磁盘；用于记录声音、静止或者活动画像的各类CD、VCD、DVD和运算机文件的光盘等。它们的共同的特点是一个信息存储单元(软硬磁盘或磁带、磁卡上的用于记录一个二进制数字的只有一个磁场方向的最小基本磁化区，光盘上的一个凹坑或者一个无凹坑的光亮反光区等)只能记录一个比特(Bit)的二进制数字(例如一个“1”或一个“0”等)。因此，现有方法和现有的信息记录介质单位面积上所能够记录的信息量(比特数)较小；而现有的各种信息压缩技术(例如MPEG、ARJ压缩软件等)也根本不能够提高信息记录介质单位面积上的“物理”信息量。
本发明的目的是提供一种多进位制信号调制方法，它不仅能够减少数字信息运算、传输、记录、存储和重放等过程中所占用的数据量，而且可以提高单位时间、单位记录介质面积数字信息传输、记录、存储和重放的数据量。
本发明的目的是这样实现的根据色散原理，采用棱镜或光栅分频方法、滤波方法，将普通持续光、激光或脉冲光、脉冲激光分解成一条(广义的)彩色光谱带，并将其分割成N个波长不同的频带，用各个开关对应调制各个频带，这些开关各自的打开或者关闭就允许或者不允许这条(广义的)彩色光谱带上的各个波长部分的通过或者不通过，于是在这条彩色光谱带上就会出现许多条颜色不同的、闪动的亮点，利用这(广义的)彩色光谱带上面分布的N条不同颜色的亮点来分别代表0、1、2、3、4、5......N等N个数字信号，并对应采用N或小于N的X进位制；或利用这(广义的)彩色光谱带上面分布的N条不同颜色的亮点的有无来分别代表0、1、2、3、4、5......2N等2N个数字信号，并对应采用2N或小于2N的S进位制，利用这些调制过的一系列持续光或脉冲光，采用2N或S、X进位制进行运算、(数字)通讯也可以用于(数字)信息的记录和读取，当然这些功能也可以同时进行。
如采用1种颜色的光只代表一个信号的方法，可调制出多进制串行信号，0、1、2、3、4、5......N等N个数字信号是逐个出现的，1个信息点只能记录、存储1个比特的信息如采用1种颜色的光可以代表多个信号的方法，可调制出多进制并行信号，0、1、2、3、4、5......N等N个数字信号是同时出现的，1个信息点只能记录、存储N个比特的信息。
本发明的优点和积极效果是由于用“一个”宽频带(主要指的是包括红外、可见和紫外光的广义的白光或者同时使用多种类激光器发出的分布在上述光谱区域内的有许多根谱线的混合激光)的信号来“同时”代表多个数字信号，并采用三及其以上的2N或N、S、X进制，从而得到一种比现有的任何一种信息运算、传输方法(例如使用数字脉冲编码调制技术即PCM的微波通讯、卫星通讯和光纤通讯等)快许多倍的超高速数字运算、通讯方法，由于多根谱线可以同时作用在一个信息记录、感应点上，因此“一个”信息单元可以记录或者存储N个比特(Bit)的2N或N、S、X进制数字信息，从而在信息记录介质的同样的单位面积上记录比现有任何一种方法高多倍的数字信息(比特数)，得到一种超大容量的(数字)信息记录以及读取(即解调)的方法；也可以在发射或者接收(数字)信息的同时也记录或者存储它们；经调制后的数字通讯的信号并不取决于作为载波的光的强弱而只取决于各个波长的光谱线，因此它的抗干扰能力很强。
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是多进位制信号调制方法记录原理图。
图2是多进位制信号调制方法读取原理图。
图中，①是光源，②是会聚在信息记录(或感应)介质上的光点③是棱镜，④是屏，⑤是开关群，⑥是反射镜，⑦是特殊透镜，⑧是狭缝。
在图1中，光源①发出包括红、绿、蓝三种颜色的混合光(N＝3)，用会聚反射镜⑥将光通过一个窄缝⑧后会聚到一个棱镜或者光栅③上，根据光的色散原理，这束白光就被分解开来，在屏④上就出现了一条包括红、绿、蓝三种颜色的带状光谱屏④是半透明的，就将透过它的光用柱面透镜⑦将已经沿水平方向发散开来的光再沿水平方向会聚到点②，由于在光线从棱镜③到屏④的途中安放一个包括三个开关A、B、C的开关群⑤，这三个开关A、B、C可以分别控制是否让红、绿、蓝三种颜色光的通过；当这三个开关都打开的时候，红、绿、蓝三色光都可以分别通过它们，于是在屏④上就“同时”出现了这三种颜色的光谱，并被会聚记录在会聚到点②上当开关A关闭，开关B、C打开的时候，红光就不能通过开关A，于是这时候在屏④上就“同时”缺少了红光，或者说在原来红光的光谱位置上就出现了一条黑线；与此同时，在会聚点②上也一定缺少了红色，而只剩下了绿色和蓝色相加的混色—青颜色，其它两个开关的作用结果也与此相似，其状态可以参见表A表A
从表A中可见这三个开关中无论其中的一个、两个、 甚至是三个开关同时或者各自打开的时候，屏⑥和会聚点⑧上都会“同时”出现不同的一条、两条甚至是三条有色光谱，或者说对应于各开关各自“关闭”的位置上就会“同时”出现一条、两条、甚至是三条黑色带；于是就可以用屏⑥和会聚点⑧上“同时”出现的这三种颜色位置上光线的有无或者说这三个位置上是有色亮线还是黑线的情况来“同时”代表“3个”数字信号(它们共有八种不同的组合)，由于代表“3个”数字信号可“同时”出现，因此，可调制出并行信号。而且所有这些单色或者混合色都绝对不会重复。由于采用大于二进制进位方法(如，六进制进位方法)，可减少代表数字信号的数量，进而提高数字信息运算、写、读、传输的速度。如，假设二进制中的1代表A，0代表B，11代表C，00代表a，10代表b，01代表c按二进制记录、读取、传输信息ABC，要由1011四位数表示，需要4个比特数字信号，记录、读取、传输信息abc，要由001001六位数表示，需要6个比特数字信号；按六进制记录、读取、传输信息ABC，由012三位数表示，需要3个比特数字信号，记录、读取、传输信息abc，由345三位数表示，需要3个比特数字信号，可分别减少1和3次信号变换(少占用1或3个比特的资源)，从而提高了数字信息运算、写、读、传输的速度。由于有些光可以色散出远大于1的N个不同波长的频点，再由N个开关调制，可产生2N个数字信号，采用2N进制，可提高数字信息运算、写、读、传输的速度，再加上1次光脉冲可发出N个数字信号，会聚起来只占彩色信息记录介质上的一个点，“每一个不同颜色的点”都记录下了N个比特的信息，可大大提高数字信息运算、写、读、传输的速度和彩色信息记录介质的容量。
如采用1种颜色的光只代表一个信号的方法，可调制出如图B所示的多进制串行信号，0、1、2、3、4、5......N等N个数字信号。
表B表B
从表B中可见这三个开关中无论其中的一个、两个、甚至是三个开关同时或者各自开、关的时候，屏⑥和会聚点⑧上都会出现不同颜色的一条光，并对应代表数字信号，由于它只能“同时”代表1个信号，且各个信号是依次串行排列的。
在图2中，光源①发出的光束经过信息点②，把信息点②上的颜色信息通过棱镜③色散后反映到屏④，即可读取(即解调)信息点②上的信息。记录不同波长的不同颜色的光可以在光纤、大气中传输，因此，本发明方法也可以在光通信中使用。
用多波长光源，经滤波、多路调制，也可以调制出多进位制数字信号。如，以掺铒光纤激光器为光源，在经过高功率放大器进一步提升EDFL产生的脉冲功率后进入光纤，通过光纤的非线性效应实现谱的展宽，成为超连续谱，用AWG(波导阵列光栅)或可调谐滤波器，实现分频，然后用多个开关调制出对应多进位制的多个数字信号。
权利要求
1.一种多进位制数字信号调制方法，利用光的色散和滤波技术将光束分解成彩色光谱带，使用调制开关群中的各个开关控制光谱带上各种颜色谱线的通过与否，产生不同的光信号，其特征是用光谱带上各种颜色谱线的通过与否所产生的不同光信号，分别代表0、1、2、3、4......2N等2N个多进制数字信号。
2.根据权利要求1所述的多进位制数字信号调制方法，其特征是用光谱带上各种颜色谱线的通过所产生的N个不同光信号，分别代表N个多进制数字信号。
3.根据权利要求1所述的多进位制数字信号调制方法，其特征是用光谱带上各种颜色谱线的未通过所产生的N个不同光信号，分别代表N个多进制数字信号。
4.根据权利要求1、2所述的多进位制数字信号调制方法，其特征是1种颜色的光只代表一个数字信号。
5.根据权利要求1、2、3所述的多进位制数字信号调制方法，其特征是1种颜色的光可以代表多个数字信号。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的多进位制数字信号调制方法，其特征是在光谱带上各种颜色谱线的通过和不通过所产生的不同光信号为2N个时，可采用2N位进制。
7.根据权利要求1、4或5所述的多进位制数字信号调制方法，其特征是在光谱带上各种颜色谱线的通过或不通过所产生的不同光信号为N个时，可采用小于N的X位进制。
8.根据权利要求1、6、4或5所述的多进位制数字信号调制方法，其特征是在光谱带上各种颜色谱线的通过与否所产生的不同光信号为2N个时，可采用小于2N的S位进制。
全文摘要
一种多进位制数字信号调制方法,它利用光的色散原理将光束分解成彩色光谱带,使用调制开关群中的N个开关控制光谱带上N种颜色谱线的通过与否,产生2N个不同的光信号,分别代表0、1、2、3、4……2N等2N个多进制数字信号,并采用2N或小于2N的多进制进行数字信息运算、记录、传输等,以提高数字信息运算、记录、传输等的速度,增加介质单位面积上数字信息运算、记录、存储、传输等的数据量。
文档编号G02F1/00GK1344955SQ00124908
公开日2002年4月17日 申请日期2000年9月25日 优先权日2000年9月25日
发明者赵毅 申请人:赵毅