M基带系统的建模与VHDL设计 课程设计.pdfVIP

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课程设计说明书

10-11学年第2学期

学院：信息工程

专业：通信工程

姓名：学号：

课程设计题目：PPM基带系统的建模与VHDL设计

课程设计地点:信息工程学院

指导教师:

系主任：

2011年7月11日

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一．摘要

光通信系统大多采用设计为强度调制/直接检测（IM/DD）的系统，调制方式也有多种，

脉冲位置调制（PPM）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。此外，PPM降低

了光辐射平均功率的要求，小辐射功率对延长发射光源工作寿命特别重要，能有效提高整机

系统的使用寿命。

本文从工程应用出发，根据PPM的基本原理和数学模型，从脉冲位置调制的基本原理出

发，基于FPGA对PPM调制解调系统进行设计，并用VHDL语言完成了时序仿真。整个设计过

程的主要内容是使用VHDL语言编程在FPGA上实现一个PPM基带系统，该系统能实现PPM

信号产生、PPM信号解调等功能。主要使用QuartusII工具软件编写VHDL程序实现该PPM

基带系统，并下载程序，在可编程逻辑器件实验板上进行测试。

关键词:脉冲位置调制（PPM）FPGAVHDL模型仿真

二．正文：PPM（脉位调制）基带系统的建模与设计

PPM的原理是将一段时间分成M等分，每等份称为一个时隙，在一帧的时间内的某个时

隙发出一个脉冲。这一帧时间就是一个PPM信号，它包括M个时隙和一个保护时间。设一帧

传输时间为T，那么信息传递速率bit/s

PPM调制与解调系统的主要功能如下：对输入的数字信号进行调制得到窄脉冲PPM信号

以便在信道上传输；接收端对接收到的PPM信号进行解调还原出数字信号。

PPM调制实际上就是一个计数输出脉冲的过程。时隙分频器的分频比由脉宽

控制信号控制，帧分频器对时隙信号计数，当计数值与调制数据相比较，当二者

相等时就输出脉冲，当计数值与调制的进制数相等时就输出帧信号。输出的PPM

脉冲信号和帧信号经过输出模块输出给解调器。同时时隙信号也输出给解调器。

PPM解调器计数其对时隙信号计数，当出现PPM脉冲时就输出计数值，帧信号的

作用是对计数器清零。解调后的数据经过输出模块输出。

一.PPM基带系统的模型

产生PPM（PulsePositionModulation）脉冲位置调制的方法很多，其中一种简

单的PPM调制与解调如下图所示。图中的PPM调制部分是由串/并变换、二进制分频器、

比较器和窄脉冲形成器构成；PPM解调部分是由整形电路、时钟提取电路和脉冲位置检

测电路和译码器构成。

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信码

串/并变换器比脉冲

窄脉冲整形信码

较位置译码器

形成器