外文翻译译文-双头数字脉冲间隔调制

双头数字脉冲间隔调制摘要：本文介绍了双头数字脉冲间隔调制，一种数字脉冲时间调制系统的新形式，提供了更大传输的能力，需要更少的传输带宽，并且它具有嵌入式的结构和时隙同步特性。理论上的表达是描述其代码性质，并且显示这种新方案的特性。Matlab是用来仿真该方案的工具，而且波形也被选择应用。1引言数字脉冲时间调制技术(PTM)适合长距离点对点光学通讯链路和适合可视的无线通信系统，因为它改进了接收端的灵敏度牺牲带宽提高抗噪音性能和与其他数字的调制技术相比使用了较少的复杂电路1.两个这样的系统是数字脉冲位置调制(PPM)和数字脉冲间隔调制(PIM)。这些系统利用巨大带宽的光纤作以更有效率的方式传输PCM，但是降低了接收端的灵敏度2-4.它也取得非常好的平均功率效率，这在可视的无线系统里也是实用的。然而，由于是同样性质的系统，有固定帧长度，然后它们需要时隙同步和帧同步。后来的系统不仅解决了系统同步的问题在每个系统一开始的时候找到窄带持续脉冲，而且如同在PPM里通过消除未使用的时间间隙以提高传输带宽5.在这篇文章中，我们提出一种新的数字脉冲间隔调制方式PIM-DH，与现有的PIM和PPM相比，它提供更短的帧长度和需求更窄的传输带宽。而且，它提出了改善帧同步的方法，那就是在每个系统的开始加上一个或两个不同类型的头脉冲用来指挥同步。与其他系统相比，研究结果表明，PIM-DH的传输能力、时隙持续时间、带宽和功率谱密度都是存在和合适的。2系统理论在PIM6和PIM-DH系统中，每帧都是由许多离散时隙谱组成，时隙是一个很短的持续脉冲，而且在帧的开始规定持续时间一个时隙。一种符号因此被二个连续帧之间的离散时间间隔代替。一种脉冲代表了现存的和成功系统的系统开始和时间参照的双重角色。在PIM-DH调制中，对于一个M比特开关键控（OOK）调制中，最大的抽样时隙周期是n=2M。取决于最高有效位（MSB）产生的系统结构将有不同的头和信息时隙。当MSB=0时，每个系统有一持续时间为1Ts的信息头来取代时隙比小数的有用性输入数据许多过时的信息头。当MSB=1时，每个系统的开头都有个2Ts长的脉冲，它的循环周期是0121,经过许多时隙的跟随相当于输入数据2秒延迟的小数有用性，如图1.a所示。因此PIM-DH由可变帧长度组成，这些帧有相同或不同的头脉冲。这些头脉冲被许多信息时隙跟随。为了避开零帧长度，一个附加时隙被加入每个帧用来充当防护频带。在解调器，每个帧长度通过简单计数收到脉冲（或头）之间的时隙数，这一过程要求没有帧同步去解释编码价值。取决于这种帧结构的头，需要在接收端有2S的时间补充，如图1.b所示。图1系统方框图(a)传送机和(b)接收机这篇文章提出所有的PPM调制的明显的特点，它不需要帧同步，同时它由于消除无用的时隙的优点，因此具有更高的传输能力。因为PIM-DH采用比PIM和PPM调制更短的平均帧长度，所以它需要更窄的带宽。3编码特性:(i)帧结构:表格1是对传送的PPM的符号显示源码(OOK)的绘图，PIM和有展示平均短的符号长度的后者的PIM-DH。最小量，PIM-DH的最大和平均帧长度被给作为：Lmin=2TsLmax=(2+2M-1)TsLavg=(2+2M-2)Ts(1)在Tf=M*Tb时，那些时间片被确定Ts=Tf/Lmax，在那些OOK系统持续和Tb在那些一点儿持续。表1.相对于OOK调制的PPM，PIM和PIM-DH调制的编码OOKPPMPIMPIM-DH00010000000101000101000000100100010001000001000100001100010000100001000010000001000100000100000101000001001000000100001100000001010000000100011100000001100000000100PIM-DH时隙比特率被定义为：Rs=1/Ts=(2+2M-1)*Rb/M(2)这里，Rb=1/Tb是比特率。图2显示每个上述数字系统的平均系统长度对OOK的判决电平，期望PIM-DH在高位判决时提供最短的系统长度。MSB=1时，我们对输入数字序列进行2S的补充以达到预期目的。图2平均系统长度Vs位判决(2).传输能力和带宽:传输能力被定义为6,7:CPIM-DH=（Lmax/Lavg）*Rb*log2(2M)CPIM-DH=M*Rb*(2+2M-1)/(2+2M-2)bits/sec(3)图3显示了PIM-DHPIMPPM调制的传输能力，它是与正常的OOK调制相比的。从这个图中我们发现，与PPM相比，PIM和PIM-DH都展示出了非常高的传输能力。不过，在低位判决PIM-DH与PIM相比稍微地展示出了更低的传输能力，在高位判决达到相同的价值。所有的数字PTM系统的传输带宽由脉冲的频率特性确定8.在PIM-DH里基本的脉冲有sTs=F/(2+2M-1)的最小持续时间，因此BPIM-DH=1/1Ts定义了它的传输带宽。图3也显示正常的传输带宽与全部3个系统的判决电平之比，与PIM-DH与PPM和PIM相比显示低得多的带宽要求。这是因为PIM-DH有更短的帧长度特性，对应于更广泛的时间片。图3PIM-DH，PIM和PPM调制系统的传输能力和带宽(3).平均功率:数学上PIM-DH信号可能被表达为6:在哪里，y(t)描述持续Ts和幅度viSm的(矩形)的脉冲波形在描述把进行编码的信息的mth系统方面的空时间槽的数量。对于规定的代码字PIM-DH来说每系统取决于使用的这类型集箱有不同的精力，与全部系统有相等的能量的PPM和PIM不同。随着PIM-DH有更广泛的时间片，被使正常的平均能量将象给通过的那样稍微比PPM和PIM的高，定义为：图4显示了在判决范围内全部三个调制系统的平均功率相对于OOK的关系。50%和75%的平均工作循环被分别假定为PPM/PIM和PIM-DH。PIM-DH展示出了高电耗，与PIM和PPM相比分别为3.5分贝和4.5分贝。这因为PIM-DH有广泛得多的时隙长度，高1.6次，与PPM和PIM相比9.图4平均功率Vs比特判决4.仿真结果:在图1显示的是使用MATLAB仿真这个完整系统的结果。为了证明它的能力，高斯白噪音被增加到PIM-DH脉冲串，在接收端，预检波的匹配滤波器被用来降低噪音功率。图5显示了选择仿真时域波形。研究它的频谱特性，随机数据有1=50%的工作循环的矩形的形式头脉冲的2500个随机系统的样品2=100%被产生，并且结果用图6显示。频率轴正常化到位频率。频谱包含可以使用一锁相回路(PLL)在接收端位同步的一明显部件。位组成部分的位置和幅度取决于脉冲工作循环。如果全部被产生的系统有百分之百的工作循环的相同的头，然后位组成部分将与第一个零交叉点时钟恢复，使用PLL将十分困难。不过，这是非常没有希望的事件图5选择仿真的波形：(a)传送PIM-DH(b)PIM-DH噪音(c)匹配滤波器的输出和(d)接收的PIM-DH信号。图6PIM-DH信号的功率谱