基于FPGA的PPM调制解调系统设计

"基于FPGA的PPM调制解调系统设计" 本文旨在设计基于FPGA的PPM调制解调系统，旨在实现高效的光通信系统。PPM调制是一种正交调制方式，相比于传统的开关键控(OOK)调制，它具有更高的光功率利用率和频带利用率，并能进一步提高传输信道的抗干扰能力。 一、PPM基本原理与数学模型 PPM调制可以分为三种：单脉冲位置调制(L-PPM)，差分脉冲位置调制(L-DPPM)以及多脉冲位置调制(Multi-PPM)。其中，L-PPM是将一个n位二进制数据组映射为由2n个时隙组成的时间段上的某一个时隙处的单个脉冲信号。 二、PPM调制系统设计 PPM调制系统设计的思路为：由图1所示PPM调制原理，PPM调制是将并行输入数据进行计数，故在调制之前应将串行输入的数据进行串／并转换，由于是16-PPM，一帧时间内时隙个数应为16个，每次对4位数据进行串／并转换，故触发串／并变换的时钟信号是时隙时钟的四分频。转换后的4位并行数据需与16进制计数器进行比较从而确定高脉冲在这一帧中的时隙位置，这要求并行数据能维持一帧时间使之与计数器产生的计数值进行比较，故由锁存器控制输出并行数据。当并行数据与计数器的输出值相等时，就输出高电平“1”，否则输出低电平“0”，这样就产生了所需的PPM信号。 三、PPM解调系统设计 PPM解调系统设计需要解决一个非常关键的时钟同步问题，具体包括位同步和帧同步。位同步可以采用插入导频法和直接法，直接法可以从PPM信号中提取位同步信号。帧同步可以采用插入法或直接法，本文采用直接法提取帧同步信号。实现PPM解调时的帧同步传统上多采用基于锁相环的方法，但这种方法存在一些缺点，如锁相环不能很快锁住且易失锁。这里利用PPM信号自身特性，采用数字逻辑电路提取出字同步时钟。 本文设计了基于FPGA的PPM调制解调系统，实现了高效的光通信系统，具有低窃听率、低位辨率、全方位、高抗干扰能力等优点。