基于fpga的无线光通信ppm调制系统的设计

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1、万方数据弱鳃骀固值中文核心期刊基于FPGA的无线光通信PPM调制系统的设计朱乐君，张江鑫(浙江省光纤通信技术重点实验室浙江工业大学信息学院，杭州310014)摘要：无线光通信技术具有通信容量大、传输速率高等众多优点，在许多场合都有重要的应用，是现代通信技术研究的一个热点。由于脉冲位置调制(PPM)有较高的平均功率利用率和抗干扰能力，故PPM是无线光通信系统中常用的调制方式。在研究PPM调制技术的基础上，就基于FPGA的无线光通信PPM调制系统进行设计，并用VHDL语言完成了系统的设计和仿真。仿真结果表明，该设计具有正确性和合理性

2、。关键词：无线光通信；脉冲位置调制；调制解调器中图分类号：TN929．12文献标志码：A1引言无线光通信技术结合了光纤通信和无线通信的特点，具有通信容量大、传输速率高等众多优点，有着广泛的应用前景。无线光通信中的关键技术主要有光源的选择、光学天线、差错控制编码技术、A门技术、调制技术和自适应光学技术几个方面。由于脉冲位置调制(PPM)是一种功率有效的通信方式。与OOK等调制技术相比．PPM可降低光辐射平均功率的要求，小辐射功率对延长电源工作寿命特别重要[1】。同时PPM具有较强的抗干扰能力等优点．PPM是无线光通信系统中通常采用

3、的调制方式，故对PPM调制方式及其在无线光通信中的应用的研究具有重要的现实意义。本文在研究PPM调制技术的基础上．就基于FP—GA的无线光通信PPM调制系统进行设计，其中包括调制器、解调器．字同步信号的提取，并用VHDL语言完成了系统的设计和仿真。调制数据相等时就在相应的时隙输出高电平”1”．即输出光脉冲，其他时隙都为低电平”0”．即不输出光脉冲，设计流程图如图1所示。基本设计思路为：因输入数据是串行输入的，为使调制器能在一帧时间内传输4bits的数据．故先对输入数据进行串并变换．由PPM调制的原理可知．传输4bits数据时，一

4、帧时间内传信时隙应为16个，由于本文设计的PPM调制器没有考虑保护时隙．所以串并变换用到的时钟信号是时隙信号的四分频．每当输完四个数据时．为使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．所以由锁存器控制输出并行数据。PPM信号产生的基本方法为通过计数器对时隙信号进行计数．当计数值等于输入的并行数据时．就输出高电平”1”．否则就输出低电平”0”．即通过输入数据控制脉冲的位置．其中在产生PPM信号时．为使时间上达到一致，由帧信号来控制计数器进行清零。串并变换电路可利用4个D触发器对输入数据进行移位输出。2．2PPM解调器

5、的设计PPM解调判决的实质也就是对时隙信号进行计数．再通过一系列的信号处理输出原数据。PPM解调系统的基本原理是对输入的PPM信号从帧信号的下2PPM调制系统的设计宙在对PPM调制解调系统进行设计时，本文是采用现场可编程门阵列(FPGA)来实现的，并通过VHDL硬件描述语言实现其电路功能。2．1PPM调制器的设计PPM调制实际上是一个计数输出脉冲的过程[2】，其基本设计思想是利用对时隙信号进行计数，当它跟收稿日期：20016一08—18。作者简介：朱乐君(1983一)，女，硕士研究生，主要研究方向为光通信与无线通信和接入网技术(

6、电子邮件：wwwJenny5120650@163．com)。图1PPM调制流程图2006年第12期．允氡镭筏书⑤万方数据弱国船固值朱乐君．等：基于FPGA的无线光通信PPM调制系统的设计降沿来临时开始进行计数。其计数脉冲为时隙信号【2】．当计数到PPM信号的高电平出现时即输出计数值．为使输出数据能维持一帧时间．利用帧信号的下降沿作为控制信号．控制4位锁存器，当帧信号下降沿来临时输出解调得到的值．再通过并串变换恢复原输人数据．其设计流程图如图2所示。计数器对时隙信号进行计数．当出现PPM脉冲信号时就输出计数值(即调制数据)．帧信号

7、的作用是对计数器清零(当帧信号上升沿来临时)。解调后的数据经过输出．输出模块的主要作用是使解调数据维持一帧时间。帧信号控制锁存器可以实现解调器中的输出模块的作用。因输入数据是串行输入的数据．所以还要通过并串变换电路来得到原串行输入的数据。由PPM调制模块中的各个时钟信号的关系可知．并串变换中用到的时钟信号同样可由时隙信号经四分频器得到。2．3PPM字同步信号的提取实现PPM调制的字同步的技术传统上采用锁相环。由于PPM信号的连”O”码过长．使用锁相环不能很快锁住，而且很易失锁。脉冲位置调制字同步的基本原理是在获得时隙同步时钟的前

8、提下．利用PPM信号自身的特性．采用数字逻辑电路提取出字同步时钟【3]．图3为16一PPM信号示意图．接收端要正确地解调出传输的数据．不仅要求时隙同步，还必须判断出光脉冲属于哪个字．即恢复出字同步时钟。传统的恢复字同步时钟的方法是采用锁相环锁住”肩并肩”的两个光