基于FPGA的PPM调制解调系统设计
3 PPM解调系统设计
本文已详细介绍了PPM的调制过程，PPM信号的解调过程从本质上讲就是PPM调制的逆过程，故对其详细解调过程在此省略。但在PPM解调过程中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。
3．1 PPM的位同步
位同步与帧同步建立的效果与效率关系到整个PPM解调过程的成功与否。而位同步又是帧同步的基础，实现位同步的方法有插入导频法和直接法。插入导频法是在基带信号频谱的零点处插入所需的位定时导频信号；直接法则是在发送端不专门发送导频信号，而直接从接收的数字信号中提取位同步信号。从PPM调制过程中发现PPM信号中包含有时隙时钟信息，即位同步信号，宜采用直接法。直接提取位同步的方法又分滤波法和锁相环法，现在通常采用数字锁相环提取位同步信号，数字锁相环解决了模拟锁相环的直流零点漂移、器件饱和以及易受电源和环境温度变化影响等缺点，而且具有可靠性高、体积小、易于集成等优点。文献已详细阐述，本文限于篇幅不在此赘述。
3．2 PPM的帧同步
实现帧同步可采用插入法或直接法，插入法即在每帧的帧头部插入特殊的码元，用以辨别每帧的起始位置，比如插入巴克码。但这样会让PPM的调制与解调过程复杂化，并且插入的码元占用了原本传输信息的时隙，会降低整个系统的传输速率，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。即采用锁相环锁住“肩并肩”的两个光脉冲，如图1所示，帧3与帧4之间的两个光脉冲即为“肩并肩”光脉冲。很明显出现这种光脉冲的情况相对较少，尤其是随着调制阶数的增大，出现的概率势必减小，严重影响了实现帧同步的速度。此外，由于PPM信号的连“0”码过长，使用锁相环不能很快锁住，而且很易失锁。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。
由16-PPM示意图，发现PPM信号有三个特点：其一，每个PPM帧由16个时隙组成，但其中有且只有一个时隙是高电平，其余的都是低电平；其二，若连续出现16个低电平，说明这16个低电平一定不处在同一个PPM帧当中，而是在相邻两个帧中；其三，若连续出现2个高电平，说明这2个高电平只能在相邻的两个帧当中。
基于PPM信号上述三个特点，在FGPA中设计提取帧同步信号过程如下：接收到的PPM调制信号输入到串／并转换单元，在同步时隙时钟的控制下，将串行的PPM调制信号以16位并行输入，这个过程实际上就是一个16位数据移位的过程。再对并行输出的16位数据进行逻辑判断，若这16位数据中有且只有一个高电平“1”，则输出高电平，其他情况则输出低电平“O”。与此同时，计数器对时隙时钟进行计数，计数器每计16个次产生一个进位高电平“1”，其他时候则输出为“O”。将计数器输出与逻辑判断输出进行相与。若两者都为高电平，相与结果为“1”，则输出一个帧同步信号，其他情况下则不输出帧同步信号，但若逻辑判断结果为“0”，而计数器输出为“1”时，需将此时与门输出的低电平与计数器输出的高电平进行同或运算，得到低电平“O”，并将此低电平跟控制计数器的时隙时钟相与，使计数器暂停计数一次，从而通过扣除时隙时钟的方式逐渐达到帧同步。具体设计流程如图3所示。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/191649.htm
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