CN201066849Y - 一种大气激光通信ppm同步器 - Google Patents
一种大气激光通信ppm同步器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN201066849Y CN201066849Y CNU2007200319084U CN200720031908U CN201066849Y CN 201066849 Y CN201066849 Y CN 201066849Y CN U2007200319084 U CNU2007200319084 U CN U2007200319084U CN 200720031908 U CN200720031908 U CN 200720031908U CN 201066849 Y CN201066849 Y CN 201066849Y
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ppm
- synchronizer
- fpga chip
- laser communication
- external clock
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
Abstract
本实用新型公开的一种大气激光通信PPM同步器,包括现场可编程逻辑门阵列FPGA芯片和外部时钟模块。本实用新型利用了FPGA芯片处理速度快、数字化集成度高的优点,和外部时钟模块为PPM大气光无线通信***的解调提供时钟信号,使该PPM同步器快速输出时隙同步信号和帧同步信号,该PPM同步器数字化集成度高,应用简单。
Description
技术领域
本实用新型属于通信技术领域,涉及一种大气激光通信PPM同步器。
背景技术
时间同步是大气激光通信***的重要组成部分。目前的PPM时间同步器包括时隙同步***和帧同步***。时隙同步采用的是模拟锁相环提取时隙时钟信号,这种方法实现电路复杂,达到时隙时钟同步时间长;也有采用单片机的方式来实现帧同步,但帧同步实现的数字化集成度不高,不利于广泛应用。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种无线激光通信PPM同步器,将时隙同步***和帧同步***集成于一片现场可编程逻辑门阵列FPGA芯片实现,通过高速的数字化处理技术,快速建立PPM调制解调***的时隙同步和帧同步,解决了目前PPM时钟同步建立速度慢、集成度低的问题。
本实用新型所采用的技术方案是,一种大气激光通信PPM同步器,包括现场可编程逻辑门阵列FPGA芯片,现场可编程逻辑门阵列FPGA芯片包括接收PPM输入脉冲信号的分路器,分路器将信号同时输入给数字锁相环DPLL和脉冲间隔时隙计数器,数字锁相环DPLL将时隙时钟信号输入脉冲间隔时隙计数器,脉冲间隔时隙计数器传输信号给滑动相关检测器,滑动相关检测器输出帧同步信号;同步器还包括一外部时钟模块,外部时钟模块将时钟信号输入给数字锁相环DPLL,数字锁相环DPLL输出时隙同步信号。
本实用新型的特点还在于,
现场可编程逻辑门阵列FPGA芯片采用SpantanII 2S200PQ208。
外部时钟模块采用40MHz有源晶振O-64NK。
本实用新型的有益效果是,利用了FPGA芯片处理速度快、数字化集成度高的优点,和外部时钟模块为PPM大气光无线通信***的解调提供时钟信号,使该PPM同步器快速输出时隙同步信号和帧同步信号,该PPM同步器数字化集成度高,应用简单。
附图说明
图1是本实用新型的大气激光通信PPM同步器的结构示意图。
图2是数字锁相环DPLL原理示意图。
图3是PPM帧同步头的原理示意图。
图4是滑动相关器原理示意图。
图5是“滑动相关法”检测帧同步头的原理示意图。
图中,1.PPM脉冲输入信号,2.分路器,3.外部时钟模块,4.数字锁相环DPLL,5.脉冲间隔时隙计数器,6.滑动相关检测器,7.FPGA芯片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
本实用新型一种大气激光通信PPM同步器,包括现场可编程逻辑门阵列FPGA芯片7,现场可编程逻辑门阵列FPGA芯片7包括接收PPM输入脉冲信号1的分路器2,分路器2将信号同时输入给数字锁相环DPLL4和脉冲间隔时隙计数器5,数字锁相环DPLL4将时隙时钟信号输入脉冲间隔时隙计数器5,脉冲间隔时隙计数器5传输信号给滑动相关检测器6,滑动相关检测器6输出帧同步信号;同步器还包括一外部时钟模块3,外部时钟模块3将时钟信号输入给数字锁相环DPLL4,数字锁相环DPLL4输出时隙同步信号。
FPGA芯片7采用SpantanII 2S200PQ208芯片,进行同步运算。
外部时钟模块3采用40MHz有源晶振O-64NK,用来提供***工作的时钟信号。
分路器2,将PPM信号分成两路。
数字锁相环DPLL 4,用来完成时隙同步。
脉冲间隔时隙计数器5,以时隙时钟为参考计算相邻脉冲间的间隔数。
滑动相关检测器6,通过检测同步头实现帧同步。
如图2所示为DPLL的结构图,DPLL能够实现时隙同步。DPLL主要由鉴相器、K变模可逆计数器、脉冲加减电路和除N计数器四部分构成。
本实用新型中采用了异或门(XOR)鉴相器。异或门鉴相器比较输入信号Fin相位和输出信号Fout相位之间的相位差Φe=Φin-Φout,并输出误差信号Se作为K变模可逆计数器的计数方向信号。环路锁定时,Se为一占空比50%的方波,此时的绝对相位差为90°。因此异或门鉴相器相位差极限为±90°。
K变模可逆计数器消除了鉴相器输出的相位差信号Se中的高频成分,保证环路的性能稳定。K变模可逆计数器模块中使用了一个可逆计数器Count,当鉴相器的输出信号dnup为低时,进行加法运算,达到预设模值则输出进位脉冲CARRY;为高时,进行减法运算,为零时,输出借位脉冲BORROW。Count的模值Ktop由输入信号Kmode预设,一般为2的整数幂,这里模值的变化范围是23-29。模值的大小决定了DPLL的跟踪步长,模值越大,跟踪步长越小,锁定时的相位误差越小,但捕获时间越长;模值越小,跟踪步长越大,锁定时的相位误差越大,但捕获时间越短。
脉冲加减电路实现了对输入信号频率和相位的跟踪和调整,最终使输出信号锁定在输入信号的频率和信号上。
K变模计数器和脉冲加减电路的时钟分别为Mfc和2Nfc。这里fc是环路中心频率,M和N都是2的整数幂。
除N计数器对脉冲加减电路的输出IDOUT再进行N分频,得到整个环路的输出信号Fout。同时,因为fc=IDCLOCK/2N,因此通过改变分频值N可以得到不同的环路中心频率fc。
如图3所示为PPM帧同步头的原理示意图。为达到帧同步目的,可以采用在信息帧前***帧同步头的方法。接收端采用相关器检测帧同步头。对于接收端,在没有实现帧同步时,我们无法获知光脉冲在帧中的准确位置,因为帧的起始位置我们还不知道。接收端唯一能利用的信息就是两个光脉冲之间的时隙数,因此帧同步码应与这个时隙数联系起来。
脉冲之间的间隔与54位Gold码相对应。54位的Gold码为
将Gold码中的“-1”换成“0”,则得到
x’总长度仍为54,我们将其分成9行,每行6个数,再令一行代表一个6bit二进制数,则
x′=[47 45 23 5 43 34 5 24]
x′中的每一行与帧同步头的脉冲间的间隔相对应,同时添加一个起始定位帧(该帧脉冲位于第3时隙),则组成一个完整的同步帧。在接收端通过检测同步帧实现帧同步。
如图4所示为相关器的原理示意图。相关器的输入-Ti为脉冲之间的间隔,步骤如下:
1.将Ti用6bit二进制数表示;
2.将二进制表示的Si中的“0”变为“-1”;
例如:S1=47,S2=45,则
S1=47=10,1111B→T1=[1-1 1 1 1 1];
S2=45=10,1101B→T2=[1-1 1 1-1]。
接收端每帧都收到一个光脉冲,可以计算出相应的Ti,然后将6位的Ti送入滑动相关器的最左端Tn,而先前的值依次右移,最早的6位数值Tn-6被移出移位寄存器(丢弃)。此后,移位寄存器的内容与预先保存的54位Gold码作乘加运算(相关),得到一个相关值。
如图5所示,相关器接收端采用了“滑动相关法”检测帧同步头。
“滑动相关”指的是接收端预存的54位Gold码不动,但随着时间的变化,接收数据T依次与Gold码对齐、求相关,好像接收数据不停的向右“滑行”一样。接收数据中包含业务数据和帧同步头,业务数据不同于Gold码,根据Gold码的特性,它们的相关值很小;而接收机收到帧同步头后,它与本地的Gold码相关可以得到一个较大的值。由此,我们在滑动相关器之后接一个门限检测器,这个检测器的作用是——它有一个预设的门限值,当输入数据小于这个门限值时检测器输出0,当输入数据大于门限时检测器输出1。
综上所述,本实用新型将PPM输入脉冲信号输入FPGA芯片,同时外部时钟模块向FPGA芯片提供时钟信号,FPGA芯片经过运算同时输出时隙同步信号和帧同步信号,具备了处理速度快、数字化集成度高的优点,可广泛应用于高速通信。
Claims (3)
1.一种大气激光通信PPM同步器,其特征在于,包括现场可编程逻辑门阵列FPGA芯片(7),所述的现场可编程逻辑门阵列FPGA芯片(7)包括接收PPM输入脉冲信号(1)的分路器(2),分路器(2)分别与数字锁相环DPLL(4)和脉冲间隔时隙计数器(5)连接,数字锁相环DPLL(4)依次与脉冲间隔时隙计数器(5)、滑动相关检测器(6)连接,所述的同步器还包括一外部时钟模块(3),外部时钟模块(3)与数字锁相环DPLL(4)连接。
2.按照权利要求1所述的一种大气激光通信PPM同步器,其特征在于,所述的FPGA芯片(7)采用SpantanII 2S200PQ208。
3.按照权利要求1所述的一种大气激光通信PPM同步器,其特征在于,所述的外部时钟模块(3)采用40MHz有源晶振O-64NK。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNU2007200319084U CN201066849Y (zh) | 2007-05-31 | 2007-05-31 | 一种大气激光通信ppm同步器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNU2007200319084U CN201066849Y (zh) | 2007-05-31 | 2007-05-31 | 一种大气激光通信ppm同步器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN201066849Y true CN201066849Y (zh) | 2008-05-28 |
Family
ID=39484034
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNU2007200319084U Expired - Lifetime CN201066849Y (zh) | 2007-05-31 | 2007-05-31 | 一种大气激光通信ppm同步器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN201066849Y (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104104439A (zh) * | 2014-07-15 | 2014-10-15 | 东南大学 | 基于可见光通信的考试听力广播*** |
CN104242931A (zh) * | 2014-09-15 | 2014-12-24 | 北京东方计量测试研究所 | 一种快速锁定的全数字锁相环及实现方法 |
CN104601235A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-05-06 | 青岛黄海学院 | 音频信号可见光传输装置 |
CN104993367A (zh) * | 2015-06-25 | 2015-10-21 | 西安理工大学 | 无线激光通信ppm调制器及其多光源序列合成的方法 |
CN107147443A (zh) * | 2017-05-08 | 2017-09-08 | 重庆邮电大学 | 一种光子探测阵列信号的合成及开环同步方法 |
-
2007
- 2007-05-31 CN CNU2007200319084U patent/CN201066849Y/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104104439A (zh) * | 2014-07-15 | 2014-10-15 | 东南大学 | 基于可见光通信的考试听力广播*** |
CN104242931A (zh) * | 2014-09-15 | 2014-12-24 | 北京东方计量测试研究所 | 一种快速锁定的全数字锁相环及实现方法 |
CN104242931B (zh) * | 2014-09-15 | 2017-06-30 | 北京东方计量测试研究所 | 一种快速锁定的全数字锁相环及实现方法 |
CN104601235A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-05-06 | 青岛黄海学院 | 音频信号可见光传输装置 |
CN104993367A (zh) * | 2015-06-25 | 2015-10-21 | 西安理工大学 | 无线激光通信ppm调制器及其多光源序列合成的方法 |
CN104993367B (zh) * | 2015-06-25 | 2018-07-06 | 西安理工大学 | 无线激光通信ppm调制器及其多光源序列合成的方法 |
CN107147443A (zh) * | 2017-05-08 | 2017-09-08 | 重庆邮电大学 | 一种光子探测阵列信号的合成及开环同步方法 |
CN107147443B (zh) * | 2017-05-08 | 2019-04-26 | 重庆邮电大学 | 一种光子探测阵列信号的合成及开环同步方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104883249B (zh) | 基于无线通信的时间同步中继***与方法 | |
US8634503B2 (en) | Fast lock clock-data recovery for phase steps | |
CN103533651A (zh) | 基于msk扩频调制模式的相参伪码测距方法 | |
CN201066849Y (zh) | 一种大气激光通信ppm同步器 | |
CN102621563A (zh) | 一种基于fpga的gps软件接收机信号跟踪方法及其*** | |
KR101167023B1 (ko) | 저전력용 비동기식 고속 위상 편이 복조 방법 | |
CN101621296B (zh) | 一种高速dac的同步方法及装置 | |
US20060222017A1 (en) | Methods and apparatus for synchronizing data transferred across a multi-pin asynchronous serial interface | |
US20160301522A1 (en) | Apparatus and methods for burst mode clock and data recovery for high speed serial communication links | |
CN109541617B (zh) | 一种高速非相干通信测距装置及方法 | |
CN101483624B (zh) | Msk差分检测解调电路中频率漂移补偿装置及补偿方法 | |
CN202583467U (zh) | 一种基于fpga的gps软件接收机信号跟踪*** | |
US8155215B2 (en) | Transmission system, transmitter, receiver, and transmission method | |
CN116360235A (zh) | 一种基于SerDes的TDC实现装置 | |
CN103812505B (zh) | 位同步锁定检测器 | |
US20090213008A1 (en) | Multiple RF receiver and locating method using the same | |
López-Riera et al. | Joint symbol and chip synchronization for a burst-mode-communication superregenerative MSK receiver | |
CN204681393U (zh) | 基于无线通信的时间同步中继*** | |
Elmiligi et al. | Design and implementation of BPSK MODEM for IEEE 802.15. 4/ZigBee devices | |
CN110971325B (zh) | 基于位同步的时间传递方法 | |
CN108768447B (zh) | 码环路快速捕获后稳定跟踪方法及跟踪装置 | |
RU2325041C1 (ru) | Устройство слежения за частотой шумоподобных сигналов | |
Vu et al. | A simple diagram for data transmission using Manchester code | |
CN201341159Y (zh) | Msk差分检测解调电路中频率漂移补偿装置 | |
CN110048759A (zh) | 自适应跟踪宽带接收信号环路参数的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CX01 | Expiry of patent term | ||
CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20080528 |