CN115361069A - 多位双二进码调制模式 - Google Patents

Abstract

本发明提供多位双二进码调制模式，涉及编程调制领域。该多位双二进码调制模式，包括四位双二进码调制、八位双二进码调制、十六位双二进码调制等类似结构的调制模式。本说明书以四位双二进码调制为例，所述四位双二进码调制由两个二进制数据的输入通道组成。输入通道由预编码器，电平转换器和编码器组成。本发明采用的四位双二进码调制比二进制开关键控有更高的频谱效率，比四电平脉冲幅度调制有更低的误码率，获得更清晰的接收信号，能使光通信系统有更远的传输距离和更高的传输速率，提升光通信系统的传输性能。此外，由于需要相对应的解调技术来还原信息，这降低了对信息被窃听的可能性，增加了通讯的保密性。

Description

多位双二进码调制模式

技术领域

本发明涉及编程调制技术领域，具体为多位双二进码调制模式。

背景技术

在现有的光通信系统中，为了降低成本和减少系统的复杂程度，通常采用强度调制直接检测方式来调制和解调通讯信号，常用的调制解调模式有二进制开关键控和四电平脉冲幅度调制。

但是这样的调制模式在通讯过程中信息容易出现延迟的情况，进而导致通讯效果较差和利用效率较低。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了多位双二进码调制模式，解决了调制模式在通讯过程中信息容易出现延迟的情况，进而导致通讯效果较差和利用效率较低的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明以四位双二进码调制模式为例子，通过以下技术方案予以实现：四位双二进码调制由两个相似的二进制数据的输入通道组成；

第一个通道由预编码器，电平转换器和编码器组成。预编码器包含一个逻辑非门，一个带有延迟和加法环路的逻辑异或门，用来充当相关编码方法，以避免接收器的递归解码；

编码器是将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备，编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺；

按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种，按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类，增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小，绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关；

此编码过程的主要目的是将随机二进制电信号转换为归一化的三电平的电信号，产生的电气三元电压信号可以通过将电流位添加到前一位来实现，

其中电平转换器在新一代电子电路设计中,随着低电压逻辑的引入,系统内部常常出现输入/输出逻辑不协调的问题,从而提高了系统设计的复杂性，例如,当1.8V的数字电路与工作在3.3V的模拟电路进行通信时,需要首先解决两种电平的转换问题,这时就需要电平转换器。

而第二个数据输入通道有相似的组成结构和信号处理过程，只是增加一个电衰减器分量，以减少电信号幅度；

最终的输出信号由两个通道的输出信号相加后取绝对值所得，具体内容如图1所示。

优选的，数据输入通道由预编码器，电平转换器和编码器组成。

优选的，数据输入通道中增加电衰减器分量，可以减少电信号幅度。

优选的，最终的输出信号由所有通道的信号相加后取绝对值所得。

(三)有益效果

本发明提供了四位双二进码调制模式的仿真模拟结果，具备以下有益效果：本发明采用的四位双二进码调制比二进制开关键控有更高的频谱效率，比四电平脉冲幅度调制有更低的误码率，获得更清晰的接受信号，能使光通信系统有更远的传输距离和更高的传输速率，提升光通信系统的传输性能。此外，由于需要相对应的解调技术来还原信息，这降低了对信息被窃听的可能性，增加了通讯的保密性。

附图说明

图1为本发明四位双二进码调制模式的构成图；

图2为本发明仿真模型的构成图；

图3为本发明频谱宽度比较图；

图4为本发明眼图的比较图；

图5为本发明传输距离的比较图；

图6为本发比特率的比较图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

本发明实施例提供了一个四位双二进码调制模式下的自由空间光通信系统。

在仿真模拟软件下，比较四位双二进码调制和四电平脉冲幅度调制的自由空间光通信系统性能，该模型通过两个10Gbit/s的伪随机位序列发生器产生传输的电信息，该电信号通过马赫－曾德尔调制器加载到波长为1550nm的连续激光上，然后通过自由空间光通信传播光信号，光信号在接收端被光电探测器转换为电信号，通过低通高斯滤波器去除不需要的高频信号后，由误码率分析器评估其传输性能，该误码率分析器由MATLAB命令器控制，可用来计算多电平调制模式的误码率；

所述四位双二进码调制由两个二进制数据的输入通道组成，第一个通道由预编码器，电平转换器和编码器组成，预编码器包含一个逻辑非门，一个带有延迟和加法环路的逻辑异或门，用来充当相关编码方法，以避免接收器的递归解码，这样可以避免错误传递，并能降低系统硬件的复杂程度，编码器的作用等效于一个比特的延迟和添加的操作，此编码过程的主要目的是将随机二进制电信号转换为归一化的三电平的电信号，产生的电气三元电压信号可以通过将电流位添加到前一位来实现，第二个数据输入通道有相似的组成结构和信号处理过程，只是增加一个电衰减器分量，以减少电信号幅度；

双二进码按照一定的规则将原来的二进制中逻辑信号“1”“0”转换为逻辑信号“+1”、“-1”和“0”，使信号的频谱带宽减为原来的一半，采用双二进制光调制，可以减少信号占有的带宽，改进频谱的利用率，增大光信号在光通讯中的传输距离，具体内容如图2所示。

所述二进制开关键控具有5GHz的频谱宽度，频谱宽度是0到某一个频率，频带宽度是从某一个频率到某一个频率的宽度，频谱是频率的分布曲线，复杂振荡分解为振幅不同和频率不同的谐振荡，这些谐振荡的幅值按频率排列的图形叫做频谱，广泛应用在光学和无线电技术等方面，频谱是频率谱密度的简称，相应地其频谱效率为2b/s/Hz，且四位双二进码调制的带宽为2.5GHz，宽带是信号的最高频率与最低频率的差值，相应地其频谱效率为4b/s/Hz，这是因为四位双二进码调制是基于部分响应信号基础上生成的，该信号使用位相关方法，缩小了频谱宽度，使得它的频谱宽度只有二进制开关键控的一半，因此四位双二进码调制的频谱效率是二进制开关键控的两倍，具体内容如图3所示；

所述四位双二进码调制在晴朗的天气条件下，具有最清晰的线条，表明噪音影响较小，并且眼宽和眼直的值最大，这是几乎无失真的信号传输的结果，相反，在浓雾条件下，眼图的线条是模糊的线条带，带有抖动的较小的眼部开口显示了由于衰减引起的噪声影响，与四电平脉冲幅度调制的信号相比，四位双二进码调制信号观察到更好的接收眼图，具体内容如图4所示。

所述四位双二进码调制在自由空间光通信中，传输速率为10Gbit/s的传输信号，在四位双二进码调制和四电平脉冲幅度调制下的误码率，为了公平地比较这两种多电平调制模式，仿真模拟的系统参数和误码率估计方式完全相同，在误码率为10^-9时，四位双二进码调制的传输距离为1.12km，而四电平脉冲幅度调制的传输距离为1.09km，具体内容如图5所示；

比较不同比特率下，四位双二进码调制和四电平脉冲幅度调制的误码率，误码率随着比特率的增加而增加，四位双二进码调制可以在相同条件下可以比四电平脉冲幅度调制传输更高的比特率信号，使用四位双二进码调制格式的自由空间光通信系统可以比使用四电平脉冲幅度调制的自由空间光通信系统更高的比特率传输，具体内容如图6所示。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.多位双二进码调制模式，包括调制模式，其特征在于，所述调制模式由多个二进制数据的输入通道组成；四位双二进码调制由两个二进制数据的输入通道组成；八位双二进码调制由三个二进制数据的输入通道组成；十六位双二进码调制由四个二进制数据的输入通道组成。

2.根据权利要求1所述的多位双二进码调制模式，其特征在于：数据输入通道由预编码器，电平转换器和编码器组成。

3.根据权利要求1所述的多位双二进码调制模式，其特征在于：数据输入通道中增加电衰减器分量，可以减少电信号幅度。

4.根据权利要求1所述的多位双二进码调制模式，其特征在于：最终的输出信号由所有通道的信号相加后取绝对值所得。

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