PPM脉冲位置调制相关原理、实现方法、资料、文章、论文!
基于FPGA的PPM基带系统设计
开题报告
一、 综述
随着数字通信技术的发展,数字化成为当今信息与通信技术发展的必然趋势,也是信息化社会的基础。数字通信的基带传输方式是数字通信的最基本的传输方式,如利用中继方式在长距离上直接传输pcm信号、用双绞线进行局域网内的计算机数据传输等。这种不使用载波调制解调器设备或装置而直接传送基带信号的系统,我们称之为基带传输系统。对于整个基带系统来说,基带信号的产生、复接、编码,以及对接收端的基带信号的处理是相当重要的。在数字基带系统中脉冲调制是一种重要的调制传输手段。将数字序列变换成脉冲序列共有三种基本方法:改变脉冲的幅度、位置和周期。相应的调制方法称为脉冲幅度调制(Pulse-Amplitude Modulation),脉冲位置调制(Pulse Position Modulation),脉冲周期调制(Pulse-Duration Modulation).其中脉冲位置调制(PPM)是利用脉冲的相对位置来传递信息的一种调制方式,最早由 Pierce JR提出并应用于空间通信。在光通信中,这种调制方式可以以最小的光平均功率达到最高的数据传输速率。PPM的优点在于:它仅需根据数据符号控制脉冲位置,不需要进行脉冲幅度和极性的控制,便于以较低的复杂度实现调制与解调,PPM特别适用于对潜通信和市内计算机红外线通信等要求低平均功率传输信息的场合。PPM信号调制广泛的应用于光通信、超宽带移动通信等现代通信前沿技术领域。PPM信号的调制和接收对通信系统的性能起很大作用。
目前,利用EDA工具,采用可编程器件,通过设计芯片来实现系统功能的基于芯片的设计方法正逐步取代传统的设计方法。现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)是在复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device, CPLD)的基础上发展起来的新型高性能可编程逻辑器件。可以完成极其复杂的时序与组合逻辑电路功能,适用于高速、高密度的高端数字逻辑电路设计领域。具有规模大、开发过程投资小、可以反复编程擦除、开发工具智能化、功能强大等特点,符合可编程逻辑器件发展的需求。
在FPGA上实现的PPM调制解调系统与传统实现方法相比提高了设计效率,并且提高了PPM调制解调系统的工作效率。
二、 研究内容
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Quartus II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。
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。
三、 实现方法及预期目标
设计过程的PPM调制与解调系统模型结构如图1所示。系统主要包括两部分,调制部分:串并变换、二进制分频器、比较器、窄脉冲形成器;解调部分:整形电路、时钟提取电路、脉冲位置检测电路、译码器。
图1 PPM调制与解调系统原理结构
图1中的串/并变换器相当于一个二进制加法器。设输入信号为a,两位输出信号为o1和o2。其a与a相加的功能见表1串/并变换的功能表
表1串/并变换的功能表
a
o1
o2
0
0
0
1
1
0
图1中二进制分频器是4分频器,输出高低2位二进制信号。比较器用于比较分频器输出的高位与加法器的高位,以及分频器的低位与加法器的低位,当它们相同时则输出“1”,否则为“0”。由于分频器的2位输出对应四种状态(00、01、10、11),每种状态是依次先后输出的,即不同状态对应不同的时间位置,而串并变换器输出两种状态,且串并变换器输出的两种状态(00,10)与分频器的四种状态(00、01、10、11)中的两种状态相同,因此,比较器只有在分频器输出两种状态(00、01)的情况下才输出为“1”,其他情况输出为“0”,又由于在分频器的一个分频周期内指输出四个不同的状况,那么在一个分频周期内,比较器指输出一个“1”脉冲。该脉冲的起始位置根据信码的电平不同而变化。这样就可得到随信码的电平不同输出脉冲起始位置不同的输出信息。脉冲形成器是通过一个D触发器对比较器的输出信号进行一个时钟周期的延迟,并反相后再与比较器的输出信号相与,即可得到窄脉冲PPM信号。解调部分:整形电路由D触发器和反相器组成,其功能是对接收的PPM信号进行整形。脉冲位置检测的功能是对信号进行倒相再利用高电平对时钟进行计数,把信号01变换的位置检测出来。再把最长脉冲和检测出来的最短脉冲相加,得到信号真实跳变的位置信息。最后由译码器实现数据信号的高低电平跳变的信息转换成电平变化的数据信号。
设计过程中最重要的是各个部分之间的连接设计。其中各个部件程序的编写,防止信号出现毛刺所作的整形电路的实现是比较难的地方。因为PPM调制的主要原理相对简单,重点就放在程序编写和系统实现方面。
整个设计过程的软件环境为Altera公司的Quartus® II软件。并采用硬件描述语言VHDL编写程序。Altera® Quartus® II 设计软件提供完整的多平台设计环境,能够直接满足特定设计需要,为可编程芯片系统(SOPC) 提供全面的设计环境。QuartusⅡ软件包是MAX+plusⅡ的升级版本,Altera公司的第四代开发软件。QuartusⅡ提供了方便的设计输入方式、快速的编译和直接易懂的器件编程。
参考文献
[1] 求实科技.CPLD/FPGA应用开发技术与工程实践.北京:人民邮电出版社,2005
[2] 任爱锋等.基于FPGA的嵌入式系统设计.西安:西安电子科技大学出版社,2004
[3] 付用庆.VHDL语言及其应用.北京:高等教育出版社,2005
[4] 北京百科融创科技有限公司.SOPC实验指导书.北京:2005
[5] 段吉海等. 基于CPLD/FPGA的数字通信系统建模与设计.北京:电子工业出版,2005
[6] 亿特科技.CPLD/FPGA. 应用系统设计与产品开发.北京:人民邮电出版社
[7] [意]Maria-Gabriella Di Benedetto Guerino Giancola. 超宽带无线电基础.北京:电子工业出版社,2005
1.查原理
2.定工具(编程还是模块)
3.学习工具
4.界面展示
开题报告
一、 综述
随着数字通信技术的发展,数字化成为当今信息与通信技术发展的必然趋势,也是信息化社会的基础。数字通信的基带传输方式是数字通信的最基本的传输方式,如利用中继方式在长距离上直接传输pcm信号、用双绞线进行局域网内的计算机数据传输等。这种不使用载波调制解调器设备或装置而直接传送基带信号的系统,我们称之为基带传输系统。对于整个基带系统来说,基带信号的产生、复接、编码,以及对接收端的基带信号的处理是相当重要的。在数字基带系统中脉冲调制是一种重要的调制传输手段。将数字序列变换成脉冲序列共有三种基本方法:改变脉冲的幅度、位置和周期。相应的调制方法称为脉冲幅度调制(Pulse-Amplitude Modulation),脉冲位置调制(Pulse Position Modulation),脉冲周期调制(Pulse-Duration Modulation).其中脉冲位置调制(PPM)是利用脉冲的相对位置来传递信息的一种调制方式,最早由 Pierce JR提出并应用于空间通信。在光通信中,这种调制方式可以以最小的光平均功率达到最高的数据传输速率。PPM的优点在于:它仅需根据数据符号控制脉冲位置,不需要进行脉冲幅度和极性的控制,便于以较低的复杂度实现调制与解调,PPM特别适用于对潜通信和市内计算机红外线通信等要求低平均功率传输信息的场合。PPM信号调制广泛的应用于光通信、超宽带移动通信等现代通信前沿技术领域。PPM信号的调制和接收对通信系统的性能起很大作用。
目前,利用EDA工具,采用可编程器件,通过设计芯片来实现系统功能的基于芯片的设计方法正逐步取代传统的设计方法。现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)是在复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device, CPLD)的基础上发展起来的新型高性能可编程逻辑器件。可以完成极其复杂的时序与组合逻辑电路功能,适用于高速、高密度的高端数字逻辑电路设计领域。具有规模大、开发过程投资小、可以反复编程擦除、开发工具智能化、功能强大等特点,符合可编程逻辑器件发展的需求。
在FPGA上实现的PPM调制解调系统与传统实现方法相比提高了设计效率,并且提高了PPM调制解调系统的工作效率。
二、 研究内容
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Quartus II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。
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。
三、 实现方法及预期目标
设计过程的PPM调制与解调系统模型结构如图1所示。系统主要包括两部分,调制部分:串并变换、二进制分频器、比较器、窄脉冲形成器;解调部分:整形电路、时钟提取电路、脉冲位置检测电路、译码器。
图1 PPM调制与解调系统原理结构
图1中的串/并变换器相当于一个二进制加法器。设输入信号为a,两位输出信号为o1和o2。其a与a相加的功能见表1串/并变换的功能表
表1串/并变换的功能表
a
o1
o2
0
0
0
1
1
0
图1中二进制分频器是4分频器,输出高低2位二进制信号。比较器用于比较分频器输出的高位与加法器的高位,以及分频器的低位与加法器的低位,当它们相同时则输出“1”,否则为“0”。由于分频器的2位输出对应四种状态(00、01、10、11),每种状态是依次先后输出的,即不同状态对应不同的时间位置,而串并变换器输出两种状态,且串并变换器输出的两种状态(00,10)与分频器的四种状态(00、01、10、11)中的两种状态相同,因此,比较器只有在分频器输出两种状态(00、01)的情况下才输出为“1”,其他情况输出为“0”,又由于在分频器的一个分频周期内指输出四个不同的状况,那么在一个分频周期内,比较器指输出一个“1”脉冲。该脉冲的起始位置根据信码的电平不同而变化。这样就可得到随信码的电平不同输出脉冲起始位置不同的输出信息。脉冲形成器是通过一个D触发器对比较器的输出信号进行一个时钟周期的延迟,并反相后再与比较器的输出信号相与,即可得到窄脉冲PPM信号。解调部分:整形电路由D触发器和反相器组成,其功能是对接收的PPM信号进行整形。脉冲位置检测的功能是对信号进行倒相再利用高电平对时钟进行计数,把信号01变换的位置检测出来。再把最长脉冲和检测出来的最短脉冲相加,得到信号真实跳变的位置信息。最后由译码器实现数据信号的高低电平跳变的信息转换成电平变化的数据信号。
设计过程中最重要的是各个部分之间的连接设计。其中各个部件程序的编写,防止信号出现毛刺所作的整形电路的实现是比较难的地方。因为PPM调制的主要原理相对简单,重点就放在程序编写和系统实现方面。
整个设计过程的软件环境为Altera公司的Quartus® II软件。并采用硬件描述语言VHDL编写程序。Altera® Quartus® II 设计软件提供完整的多平台设计环境,能够直接满足特定设计需要,为可编程芯片系统(SOPC) 提供全面的设计环境。QuartusⅡ软件包是MAX+plusⅡ的升级版本,Altera公司的第四代开发软件。QuartusⅡ提供了方便的设计输入方式、快速的编译和直接易懂的器件编程。
参考文献
[1] 求实科技.CPLD/FPGA应用开发技术与工程实践.北京:人民邮电出版社,2005
[2] 任爱锋等.基于FPGA的嵌入式系统设计.西安:西安电子科技大学出版社,2004
[3] 付用庆.VHDL语言及其应用.北京:高等教育出版社,2005
[4] 北京百科融创科技有限公司.SOPC实验指导书.北京:2005
[5] 段吉海等. 基于CPLD/FPGA的数字通信系统建模与设计.北京:电子工业出版,2005
[6] 亿特科技.CPLD/FPGA. 应用系统设计与产品开发.北京:人民邮电出版社
[7] [意]Maria-Gabriella Di Benedetto Guerino Giancola. 超宽带无线电基础.北京:电子工业出版社,2005
我的建议是利用图书馆进行信息检索,不是去馆里面找书,是利用互联网对各个高校的图书馆进行图书资料的搜索,试试看,也许会找到的。
pm和tlme是什么意思
Police Magistrate 违警罪法庭裁判官;Postmaster 邮政局长;Powder Metallurgy 粉末冶金学;Preventive Maintenance 预防性检修;Procedures Manual 程序手册;Pulse Modulation 脉冲调制 2、tlme 要么是把 time写错了,要么是 N-tosyl-L-lysine methylester(N-甲苯磺酰-L-赖氨酸甲酯)的缩写。
你好~那个..弱弱的问一下,pm是什么意思呀??
论坛里的PM,一般是Private Message的缩写,意思是发送站内短消息~
光纤的信号编码方式
和无线电类似。从信号调制技术上分,有PM调制(相位调制)、FM调制(频率调制)、AM调制(强度调制)三种。PM调制成本较高,基本上已经放弃不用了;FM调制在早期比较普遍,现在更多是用在波分复用技术上;AM调制是目前光通信最常见的调制方式。编码是用预先规定的方法将文字、数字或其它对象编成数码,或...
PM是什么意思?
Pulse Modulation 脉冲调制 Pocket Monster 口袋妖怪 日本任天堂开发的一款知名游戏,该系列作品累计发售超过1亿份。phase margin 相位裕度 在工业控制系统中,PM常表示相位裕度,是描述控制系统相对稳定性的一个指标。相角裕度表示对于闭环稳定系统,如果开环相频特性再滞后多少度,系统就将变为临界稳定。per ...
脉冲调制电路的原理是什么
脉冲调制电路是一种将信号载波进行调制的电路。原理是将一个高频载波信号(如正弦波)与要传输的信号(如低频的语音信号)相乘,这样就能将低频信号转换成高频信号,从而使其能够传输到远距离。在解调时,将接收到的调制信号与载波信号相乘,就能得到原始的信号。这种方法被称为相乘解调。常见的脉冲调制技术...
网络用语PM是什么意思?
PM项目管理(Project Management),是以项目为对象的系统管理方法,通过一个临时性的、专门的柔性组织,对项目进行高效率的计划、组织、指导和控制,以实现项目全过程的动态管理和项目目标的综合协调与优化。PM,是Project Manager的缩写,项目主管或项目经理,主要负责统筹规划项目进度及产品生命,其工作职能...
调相原理是什么?谢谢
数字信号只有几个离散值,这就象用数字信号去控制开关选择具有不同参量的振荡一样,为此把数字信号的调制方式称为键控。数字调制分为调幅、调相和调频三类。数字调相:如果两个频率相同的载波同时开始振荡,这两个频率同时达到正最大值,同时达到零值,同时达到负最大值,它们应处于"同相"状态;如果其中...
TPM和PM有什么区别
Preventive Maintenance 预防性检修;Procedures Manual 程序手册;Pulse Modulation 脉冲调制 参考资料:http:\/\/club.amteam.org\/upload-files\/79\/796698_94500.DOC
模拟调制和数字调制的区别
三、两者的概述不同:1、模拟调制的概述:在无线通信中和其他大多数场合,调制一般均指载波调制。调制信号是指来自信源的消息信号(基带信号),这些信号可以是模拟的,也可以是数字的。调制方式有很多。根据调制信号是模拟信号还是数字信号,载波是连续波(通常是正弦波)还是脉冲序列,相应的调制方式有模拟...
什么是调制、为什么要调制、调制有哪些?
模拟调制:消息信号直接作用于载波,载波的幅度随消息幅度变化,如AM、DSB、SSB等。数字调制:先将模拟信号转化为数字形式,再进行调制,如脉冲编码调制(PCM),它具有抗噪声、高效带宽和功率利用的优势,但可能牺牲音质以换取数据的可靠性。调频(FM)、调相(PM)以及脉冲调制和PCM各具特色,它们在特定...
长兴要奥氮: 基于FPGA的PPM基带系统设计 开题报告 一、 综述 随着数字通信技术的发展,数字化成为当今信息与通信技术发展的必然趋势,也是信息化社会的基础.数字通信的基带传输方式是数字通信的最基本的传输方式,如利用中继方式在长距离...
赛罕区19821653529: AM、FM接收机的工作原理是什么? - ?
长兴要奥氮: 接收机基本上和一般收音机工作原理是大同小异,只不过收音机解调的是声音,遥控器解调的是脉冲调制.现行遥控器接收机分二大主流,亦即是一段差频及二段差频.调制波又分PPM、PCM.兹分述如下: 调制之区别 现行主流PCM(编码调...
赛罕区19821653529: 直升机的工作模式:FM,PCM,PPM与CCPM如何理解 - ?
长兴要奥氮: FM/PCM的优点: 1 高可靠性和高抗干扰性.大家知道,一般PPM遥控设备都要求在操作时先开发射机后开接收机,先关接收机后关发射机.其原因是在没有发射信号时,接受机会因自身内部的噪音或外界的干扰产生误动作;即使是带静噪电路...
赛罕区19821653529: Wlan 中PPM是什么? - ?
长兴要奥氮: (Pulse Position Modulation, 简称 PPM),是一种脉冲位置根据被调信号的变化而变化的调制方法. PPM的编解码方式一般是使用积分电路来实现的,而PCM编解码则是用模/数(A/D)和数/模(D/A)转技术实现的. 首先,编码电路中模/...
赛罕区19821653529: PWM脉冲宽度调制产生方波,正弦波,三角波的实现电路! - ?
长兴要奥氮: 1. 三极管 -- 方波电路 这个电路应该没办法产生 占空比 50% 方波的, 除非 PWM 输出已经是 50% 占空比了. 当PWM 输出是高电位时,这个电路的 三极管 导通, PWM 输出是低电位时, 三极管不导通. 所以 这个电路输出的 占空比 跟 PWM 的占...
赛罕区19821653529: 舵机原理,要详细的,越多越好 - ?
长兴要奥氮: 发射机编码的作用是把模拟信号经AD(A模拟量-D数字量)转换为数字信号,并把这个数字信号转换为脉冲位置变化的脉冲信号(PPM信号,又叫脉冲位置调制信号),经载频放大器的调制)把低频数字信号装载到载频信号上)向空中辐射.注:...
赛罕区19821653529: 模型红外遥控,ppm格式的如何解码? - ?
长兴要奥氮: PPM是英文pulse position modulation的缩写 , 中文意思是脉冲位置调制 , 又称脉位调制,PPM的编译码方式一般是使用积分电路来实现的 ,通常的PPM接收译码电路都由通用的数字集成电路组成 , 对于这类电路来说 , 只要输入脉冲的上升...
赛罕区19821653529: 调相原理是什么?谢谢 - ?
长兴要奥氮: 调制的方法主要是通过改变正弦波的幅度、相位和频率来传送信息.其基本原理是把数据信号寄生在载波的某个参数上:幅度、频率和相位,即用数据信号来进行幅度调制、频率调制和相位调制.数字信号只有几个离散值,这就象用数字信号去...
赛罕区19821653529: 什么是PPM? - ?
长兴要奥氮: [编辑本段]一、即Papers Per Minute每分钟打印的页数,这是衡量打印机打印速度的重要参数,是指连续打印时的平均速度. [编辑本段]二、ppm浓度用溶质质量占全部溶液质量的百万分比来表示的浓度,也称百万分比浓度.ppm就是百万分...
赛罕区19821653529: 汽车行业里的PPM - ?
长兴要奥氮: 一、ppm是英文part per million的缩写,表示百万分之几,在不同的场合与某些物理量组合,常用于表示器件某个直流参数的精度.下面举例说明. 1.用于描述电压基准(Voltage reference)的温度漂移值大小 在基准电压的数据手册里,我们...