嵌入式设计]根据PPM技术无线激光通信系统设计外文翻译.docVIP

毕业设计（论文）外文文献翻译 毕 业 设 计（论文） 题 目 基于单片机的激光通信仪 翻译题目 根据PPM技术的无线激光通信系统的设计 学 院 理学院 专 业 光信息科学与技术 姓 名 沈继宏 班 级 学 号 指导教师 蔡本晓 根据PPM技术的无线激光通信系统的设计( 摘要：无线激光通信比起传统无线电通信有许多优势，尤其在高数据速率。高速度无线激光通信采用光脉冲位置调制。分析PPM调制方法的原理，并给出相应的帧格式。然后分开描述PPM调制与解调的详细设计，最后实现实际发送与接收系统。整个通信系统是紧凑的，高效的，可靠的，廉价的。它实现了一个高速率达兆位每秒的通信，且有一个合理低错误率。 1、引言 无线激光通信在快速普及，作为一种高效传送数据的方式在高速率范围内。这个系统包括一个激光发射器和一个接收器，以及在一定距离内被分离的控制和驱动电流。激光束携带信息通过大气从发射器传输到接收器。这个系统给抗干扰，轻重量，紧凑的设备提供了许多优势，如快速部署，宽带宽，安全的通信环节。这些优势吸引着民间与国防部门的用户。数据速度需求从数百M比特每秒到数万G比特每秒。学习和发展无线激光通信技术是很重要的，不管是在理论还是在实际上的应用中。激光通信对于不同种类的应用1-5已经有了很多的研究。在此环境下，我们发展实验性的无线激光通信系统，采用光脉冲位置调制（PPM）。而且详细地描述了传输系统和接收系统的具体设计和实际实现。 2、PPM调制 研究显示，在背景噪声下光通信M元光脉冲位置调制（PPM）是一种接近最佳的编码，而且它也显得是在光散射信道中最好的方法6-8。PPM通信有具体优势，低功耗设备，高效率，高数据速率。在这部分，我们将综述这个强大的编码技术，展示如何在传输调制数据中利用它。 典型的同步PPM信号，如图1。在一个基础的时间周期被叫做脉冲间隔中，一个确定了其中的M个间隙宽度的ΔT秒的激光脉冲留驻。对于这个讨论，我们将忽略一个以上的脉冲重叠时隙，即脉冲展宽的光散射信道现在假定是最小的。在帧时间中，脉冲间隔与MΔT之差被叫做静时间，表示为NΔT。在大多数情况下，N不一定是一个整数。这后者时间通常与激光器所需充电时间相联系，或者是为了一些其他这样的系统考虑。它是激光器发送两个相邻脉冲的最小时间间隔。M的值确定的是每个脉冲传输的比特数。特别M等于2K，其中K是每个脉冲的发送的比特数，K等于log2M。在此，我们能得到独一的激光脉冲位置与调制的二进制数据的映射关系。这个调制本质上是一种相位调制。 图1 典型的PPM信号形式 如图1所示，由于PPM用一个脉冲每M信息时隙，所以它的占空比为（M+N）ΔT。换言之，PPM信号有一个平均重复频率为1∕（M+N）ΔT。在同一时间，PPM有一个平均峰功率比为（M+N）。即使激光脉冲的能量保持巨大，平均功耗也可以相对较低，只要（M+N）足够大时。所以PPM调制可以很大程度上减少功耗，很好地适用于无线光传输。对于一个M元PPM信号，每个脉冲的数据位可以是log2M。因此PPM通信有一个平均数据速率等于 Rb=log2M∕(M+N) ΔT (1) 为了提高数据传输速率，可以增加信息时隙，或尽可能减少静时间。静时间主要由激光类型确定。例如，一个固态激光的最小时间间隙有约20ms，但一个半导体二极管激光有短得多的时间间隙，以至于相对信息间隙它可以被忽略不计。 M信息的每一个脉冲将携带M进制数据，因而被称为一个数据帧。数据帧时间与静时间构成一个脉冲周期。一般来说，整个激光通信是由许多PPM脉冲周期，与图2所示的典型PPM脉冲的时间序列组成。这个通信脉冲由同步脉冲与数据脉冲组成。同步脉冲用来表示通信的开始，实现在同一时间内时间同步与校准功能。数据脉冲用来传输调制的信息。图2所示出PPM脉冲的发送时间序列。这些脉冲由电路产生，通过调制激光转换为光脉冲。解调系统通过光电检测器接收这些光脉冲，得到调制数据。为了实现PPM激光通信，PPM调制器与解调器必须首先设计。 图2 PPM通信脉冲的时间序列 3 、PPM调制器与解调器 PPM是脉冲被放置在对应时隙的该帧位置上的一个过程。所以核心技术是产生与确定时间调制脉冲的位置。事实上，这个位置是由一个高速可控定时器产生与确定的时隙。现今有许多单芯片高速处理器集成的强大定时器。他们能实现微小时隙的识别。在这定时器的基础上，我们发展了我们的PPM调制器与解调器。 PPM调制器由电路组成，实现脉冲位置调制与输出发送数据。 图3 PPM调制器方案 所传送的数据起初由一个发送数据终端产生，它可以是一台打字机或计算机。数