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基于FPGA的PPM調制解調系統設計
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時(shí)間：2010-07-12
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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3 PPM解調系統設計
本文已詳細介紹了PPM的調制過(guò)程，PPM信號的解調過(guò)程從本質(zhì)上講就是PPM調制的逆過(guò)程，故對其詳細解調過(guò)程在此省略。但在PPM解調過(guò)程中需要解決一個(gè)非常關(guān)鍵的時(shí)鐘同步問(wèn)題，具體包括位同步和幀同步。
3．1 PPM的位同步
位同步與幀同步建立的效果與效率關(guān)系到整個(gè)PPM解調過(guò)程的成功與否。而位同步又是幀同步的基礎，實(shí)現位同步的方法有插入導頻法和直接法。插入導頻法是在基帶信號頻譜的零點(diǎn)處插入所需的位定時(shí)導頻信號；直接法則是在發(fā)送端不專(zhuān)門(mén)發(fā)送導頻信號，而直接從接收的數字信號中提取位同步信號。從PPM調制過(guò)程中發(fā)現PPM信號中包含有時(shí)隙時(shí)鐘信息，即位同步信號，宜采用直接法。直接提取位同步的方法又分濾波法和鎖相環(huán)法，現在通常采用數字鎖相環(huán)提取位同步信號，數字鎖相環(huán)解決了模擬鎖相環(huán)的直流零點(diǎn)漂移、器件飽和以及易受電源和環(huán)境溫度變化影響等缺點(diǎn)，而且具有可靠性高、體積小、易于集成等優(yōu)點(diǎn)。文獻已詳細闡述，本文限于篇幅不在此贅述。
3．2 PPM的幀同步
實(shí)現幀同步可采用插入法或直接法，插入法即在每幀的幀頭部插入特殊的碼元，用以辨別每幀的起始位置，比如插入巴克碼。但這樣會(huì )讓PPM的調制與解調過(guò)程復雜化，并且插入的碼元占用了原本傳輸信息的時(shí)隙，會(huì )降低整個(gè)系統的傳輸速率，本文采用直接法提取幀同步信號。
實(shí)現PPM解調時(shí)的幀同步傳統上多采用基于鎖相環(huán)的方法。即采用鎖相環(huán)鎖住“肩并肩”的兩個(gè)光脈沖，如圖1所示，幀3與幀4之間的兩個(gè)光脈沖即為“肩并肩”光脈沖。很明顯出現這種光脈沖的情況相對較少，尤其是隨著(zhù)調制階數的增大，出現的概率勢必減小，嚴重影響了實(shí)現幀同步的速度。此外，由于PPM信號的連“0”碼過(guò)長(cháng)，使用鎖相環(huán)不能很快鎖住，而且很易失鎖。這里利用PPM信號自身特性，采用數字邏輯電路提取出字同步時(shí)鐘。
由16-PPM示意圖，發(fā)現PPM信號有三個(gè)特點(diǎn)：其一，每個(gè)PPM幀由16個(gè)時(shí)隙組成，但其中有且只有一個(gè)時(shí)隙是高電平，其余的都是低電平；其二，若連續出現16個(gè)低電平，說(shuō)明這16個(gè)低電平一定不處在同一個(gè)PPM幀當中，而是在相鄰兩個(gè)幀中；其三，若連續出現2個(gè)高電平，說(shuō)明這2個(gè)高電平只能在相鄰的兩個(gè)幀當中。
基于PPM信號上述三個(gè)特點(diǎn)，在FGPA中設計提取幀同步信號過(guò)程如下：接收到的PPM調制信號輸入到串／并轉換單元，在同步時(shí)隙時(shí)鐘的控制下，將串行的PPM調制信號以16位并行輸入，這個(gè)過(guò)程實(shí)際上就是一個(gè)16位數據移位的過(guò)程。再對并行輸出的16位數據進(jìn)行邏輯判斷，若這16位數據中有且只有一個(gè)高電平“1”，則輸出高電平，其他情況則輸出低電平“O”。與此同時(shí)，計數器對時(shí)隙時(shí)鐘進(jìn)行計數，計數器每計16個(gè)次產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位高電平“1”，其他時(shí)候則輸出為“O”。將計數器輸出與邏輯判斷輸出進(jìn)行相與。若兩者都為高電平，相與結果為“1”，則輸出一個(gè)幀同步信號，其他情況下則不輸出幀同步信號，但若邏輯判斷結果為“0”，而計數器輸出為“1”時(shí)，需將此時(shí)與門(mén)輸出的低電平與計數器輸出的高電平進(jìn)行同或運算，得到低電平“O”，并將此低電平跟控制計數器的時(shí)隙時(shí)鐘相與，使計數器暫停計數一次，從而通過(guò)扣除時(shí)隙時(shí)鐘的方式逐漸達到幀同步。具體設計流程如圖3所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/191649.htm
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