基于DSP的256PPM调制设计

基于DSP的256PPM调制设计

摘要: FSO ( Free space optical)无线光通信结合了无线通信和光纤通信的优点，其关键
技术在于收发端机的研制；PPM(Pulse Position Modulation)脉冲位置调制具有低的平均功
率和较高的峰值功率，特别适合于无线光通信。该文根据PPM调制信号的特点和DSP技术，提
出了一种用DSP实现256PPM调制的方案，整个方案有较大的灵活性和实用性。
关键词: FSO；PPM；DSP；调制

Design For 256 PPM Modulation Based on DSP
Xia Yong-peng, Ao Fa-liang
(Dept of Communication and Information College,GLIET,Guilin 541004,China)
Abstract: Free Space Optical(FSO)communication integrates the advantages of optical-fiber
communication and wireless communication,whose key technology is the optical transceiver.
Pulse Position Modulation(PPM) has the characteristic of low average power as well as high peak
power which makes it be very suitable for FSO . This paper presents an approach for 256PPM
modulation using DSP based on the characteristic of PPM modulated signal and DSP
technology.The whole scheme is flexible and applied.
Key Words: FSO；PPM；DSP；modulate
引言
FSO ( Free space optical)是指在两个或多个终端之间，利用在空间传输的激光束作
为信息载体实现通信，它包括深空、同步轨道、低轨道、中轨道卫星之间、地面与卫星之间
的激光通信，是一种无需光纤进行通信的光通信方式，结合了无线通信和光纤通信的优点，
是现代光纤通信技术的补充和拓展.具有频带宽，速率高，容量大，架设灵活便捷，适用于
任何通信协议，频谱资源丰富，传输保密性好，小型化等特点。其应用场合一个关键技术在
于光收发端机的研制。采用何种调制技术是其中最为核心的问题。同OOK等其他调制技术相
比，光PPM(Pulse Position Modulation)调制具有低的平均功率和较高的峰值功率，兼备安
全隐蔽和信噪比高的特性，结合考虑其应用场合，PPM调制技术在FSO系统中被广泛采用。另
外PPM在水下通信、光弧子通信和光纤的长途或多用户通信中也有良好的应用前景，它的应
用具有重要的国防和商用意义。目前国内外对PPM调制技术已经有了比较深入的研究，国外
已经将该技术应用到实际系统中，并取得了性能良好的实验数据。而国内只有少数科研单位
从事这一领域的研究，在调制发射应用方面，以前用接口卡、单片机来实现，这些方法要么
结构复杂、要么调制速率跟不上，实用性差。随着高速数字信号处理器DSP的出现及广泛应
用，这些问题都可以解决。该文根据PPM调制信号的特点和DSP技术，提出了一种用DSP实现
256PPM调制的方案，包括硬件电路设计和软件设计，该方法简单实用，适合于任意时隙数和
任意脉冲宽度的PPM。
1.PPM调制信号
PPM调制采用光脉冲作为载波，信源的信息控制脉冲的位置。PPM信号结构如图1所示。

图2 PPM硬件设计框图
设计一个DSP最小系统外加用于程序存储的FLASH即可实现PPM的调制。DSP芯片采用
TMS320C5410，内部RAM空间较大 ，一般应用不需要外扩 RAM,工作时钟为100MHz，六级流水，
为通用高速低功耗数字信号处理芯片，外设（I/O）工作电压为3.3V,核工作电压为2.5V,地
为数字地。电源电路采用电源芯片TPS73HD325,典型输入电压为＋5V，为VC5410提供＋3.3V
和＋2.5V电源输出，在TI网站上可查阅到TPS73HD325具体电路连接，同时也可提供复位。JTAG
口要注意接一些上拉电阻，以便能连接得上仿真器，还要注意DSP一些没用到的引脚也要接
上拉电阻。外接FLASH的作用是将PPM调制代码装入其中，脱离仿真器和PC，给系统单独上电，
也能实现PPM调制。FLASH采用SST39VF400，其使用方法可参考TI上有关SST39VF400的使用手
册。限于篇幅，这里不多做介绍。最后在DSP的XF脚接上一个LED作为调制信号的输出指示。
2.2 软件设计
本系统设计为256PPM，发送一节信息，包括5个同步头，60个信息，信息值为65。激光
脉冲重复频率为50Hz ，要求相邻两脉冲间隔大于20ms ，这里设时隙间隔为40μs ，保护时隙数设为512，符合要求。利用DSP定时器产生40μ s 的定时，这样可以得到准确的40μ s 脉
冲宽度。首先定义几个计数器。同步头间隔设为512，用t0计数；同步头个数设为5，用t1
计数；t2表示信息与保护时隙512相加的值；信息个数设为60，用t3表示。其软件流程图包
括主程序流程图和中断服务程序流程图。中断服务程序流程如图3所示。
主程序流程图中包括初始化t0,t1,t3，定义t3个要发送的信息，设置定时中断40μ s ，
开中断，等待中断。定时时间到，进入中断，执行中断服务程序。

图3 中断服务程序流程图
3 试验结果
用数字示波器观测到的256PPM 调制试验结果如图4 所示。每格代表10ms ，大约为256
个时隙宽度。图中，第一和第二条线为同步时隙，间隔512× 40μ s = 20.48ms ，大约为两
格，与理论想相符；后三条为信息时隙，都与前一条间隔相等，两格多，也与理论上信息时隙应出现的间隔(512 + 65)× 40μ s 一致。

图4 256PPM 调制试验结果
结束语：
在PPM信号结构的基础上，搭建了硬件实现平台，同时在CCS2.0环境下编程实现了调制，
试验结果与理论相符合，已成功用于笔者所从事的PPM调制与解调系统设计关于调制部分的
实现上。创新点：提出了一种用DSP实现256PPM调制的方案，包括硬件电路设计和软件设计，
简单实用，适合于任意时隙数和任意脉冲宽度的PPM调制。
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