ADS-B的PPM编码

ADS-B的PPM编码

曹杰

天津广播器材有限公司天津300210

摘要：1090MHzESADS-B是基于ModeS数据链的一种ADS-B技术，是国际民航组织唯一推荐的一种模式，本文介绍了ADS-B信息传输的波形形式以及ADS-B信息的脉冲位置（PPM）编码方法。

关键词：ADS-B；PPM；FPGA

1、ADS-B消息介绍：ADS-B消息前导头包含4个脉冲，每个脉冲持续0.5±0.05微秒。第二个、第三个与第四个脉冲与第一个传输脉冲间隔分别为1.0，3.0和4.5微妙。ADS-B消息数据块应该在第一个传输脉冲开始后的8微妙开始，112个1微妙间隔被分派给每一个ADS-B消息，宽度为0.5±0.05微妙的脉冲在传送时应该在每个间隔的前半部分或者后半部分。若在两个相邻间隔被传送的脉冲分别位于前一个间隔的后半部分以及后一个间隔的前半部分，合并后的脉冲应为1.0±0.05微妙。ADS-B消息的传输波形如下图（1）所示：

图（1）ADS‐B消息传输波形

2、PPM编码介绍：

ADS-B消息数据块格式采用脉冲位置调制（PPM）编码，PPM编码是一种用电平跳变来表示1或0的编码，其变化规则为：每个码元均用两个不同相位的电平信号表示，也就是一个周期的方波，但0码和1码的相位正好相反。其对应关系为：0=>01、1=>10。PPM编码是一种自动同步的编码方式，即时钟同步信号就隐藏在数据波形中。在PPM编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作为时钟信号，又作为数据信号；从高到低跳变表示“1”，从低到高跳变表示“0”。PPM编码是将时钟和数据包含在数据流中，在传输代码信息的同时，也将时钟同步信号一起传输到对方，每位编码中有一跳变，不存在直流分量，因此具有自同步能力和良好的抗干扰性能。因为每一个码元都被调成两个电平，所以数据传输速率只有调制速率的1/2。

3、PPM编码器的设计：

数字信号是由一系列的二进制符号（0与1）构成的，在一些通信信道中，为了便于数字信号的传输需要对数字信号进行调制，PPM编码就是其中一种方式。本文用Altera公司的QuartusII软件设计ADS-B的PPM编码，并利用Altera的Cyclone系列的EP1C12Q24017实现。

ADS-B信息PPM编码框图如下图（2）所示

图（2）PPM编码框图

由inst2模块模拟产生112位的ADS-B信息，信息送到inst3模块，inst3接收到ADS-B信息时，对其进行脉冲位置（PPM）编码，并在前端加上8微秒的报头信息。

利用QuartusII进行仿真后的部分波形如下图（3）所示：

图（3）仿真结果

其中：ADSB为基带信号（第一个高电平开始为有效信息），data_ppm为PPM调制信号。

由图可以看到当ADSB分别为“1”和“0”时，PPM编码信号data_ppm分别为“10”和“01”，data_ppm的前8微秒为ADS-B信息的前导头。PPM编码得以验证。

4、结束语

利用FPGA模拟产生的ADS-B信息，满足1090MHZES协议的要求。产生的信号可以用于测试ADS-B接收机，在以后的工作中也可以将此编码方法运用到ADS-B发射机的信息编码当中去。