基于现代DSP技术的2CPSK调制解调器设计
基于vivado的2psk解调
基于vivado的2psk解调摘要：1.引言2.2psk调制与解调原理3.vivado介绍4.2psk解调设计流程5.实验结果与分析6.总结正文：1.引言随着现代通信技术的发展，数字调制与解调技术在通信系统中起着举足轻重的作用。
其中，2psk（2相位偏移键控）调制是一种常见的数字调制技术，广泛应用于无线通信、卫星通信等领域。
本文将介绍一种基于vivado的2psk 解调方法。
2.2psk调制与解调原理2psk是一种相位偏移键控技术，它利用信号的两种不同相位来表示二进制的0和1。
调制过程中，载波信号通过一个2元的相位偏移器，根据输入的二进制数据来选择不同的相位。
解调过程中，需要对接收到的信号进行相位检测，从而恢复原始的二进制数据。
3.vivado介绍Vivado是Xilinx公司推出的一款集成的设计环境，它提供了一个高度集成的设计平台，支持从设计到实现的整个流程。
Vivado中包含了丰富的IP核，可以方便地实现各种数字信号处理算法，如2psk解调等。
4.2psk解调设计流程在vivado中实现2psk解调的设计流程如下：（1）创建一个新项目，并添加所需的IP核。
（2）在设计中添加所需的2psk解调模块，如相位检测器、低通滤波器等。
（3）连接各个模块，实现数据流和控制信号的传递。
（4）配置模块参数，如采样率、相位检测阈值等。
（5）编译和下载设计到目标FPGA器件。
（6）通过示波器等测试仪器观察解调结果，进行性能分析。
5.实验结果与分析实验中，我们使用vivado设计了一个2psk解调器，并将其下载到Xilinx FPGA开发板上。
通过示波器观察解调结果，发现在误码率较低的情况下，解调器能够正确地恢复原始的二进制数据。
此外，通过调整模块参数，可以实现对解调性能的优化。
6.总结本文介绍了一种基于vivado的2psk解调方法。
通过使用vivado提供的丰富IP核和设计工具，可以方便地在FPGA上实现2psk解调功能。
2PSK相干解调器设计
2PSK相干解调器设计
相干解调是一种常用的数字通信解调技术，其中最常见的就是2相移
键控（2PSK）相干解调。
2PSK相干解调器的设计旨在将经过2PSK调制的
信号恢复为原始的数字数据。
本文将介绍2PSK相干解调器的设计原理、
实现步骤和性能评估。
设计原理：
2PSK调制是一种基带数字调制技术，其中数字数据0和1分别映射
到2个相位：0映射到0度相位，1映射到180度相位。
在传输过程中，
信号可能受到噪声、多径效应等干扰，因此需要设计相干解调器来提取原
始数字数据。
实现步骤：
1.低通滤波：接收到的信号首先经过低通滤波处理，以去除高频噪声
和不相关的信号分量。
2. 载波恢复：通过信号的频率提取相位信息。
可以使用 Costas 相
干环路等方法来估计载波频率和相位。
3.符号检测：对于每个接收到的符号，根据恢复的相位信息进行判决，将其映射为0或1
性能评估：
在设计过程中，还需要考虑相位误差、频率漂移和时钟同步等问题。
相位误差可以通过增加等化器和环路滤波器等技术来进行补偿。
频率漂移
可以通过引入PLL（锁相环）来进行补偿。
时钟同步可以通过特定的同步
序列进行实现。
总结：
2PSK相干解调器的设计是数字通信中的重要环节，通过解调器可以将接收到的调制信号恢复为原始的数字数据。
设计过程包括载波恢复和符号检测两个关键步骤，性能可以通过误比特率和误帧率等指标进行评估。
在实际设计中，还需要考虑相位误差、频率漂移和时钟同步等问题，以提高解调性能。
2psk与2dpsk调制与解调原理
2PSK与2DPSK调制与解调原理一、概述1. 背景介绍近年来，通信技术的发展日新月异，无线通信在各行各业中的应用越来越广泛。
而在无线通信中，调制与解调技术是至关重要的一环，其负责将信息信号转换为适合在信道上传输的模拟信号，从而实现信息的传输和接收。
2. 研究意义本文旨在深入探讨2PSK（2 Phase Shift Keying）与2DPSK（2 Differential Phase Shift Keying）调制与解调原理，为相关领域的研究人员提供参考并促进通信技术的发展。
3. 研究目的通过对2PSK与2DPSK调制与解调原理的深入研究，进一步理解其工作原理和应用特点，为相关领域的技术人员提供参考，促进相关领域的发展。
二、2PSK调制与解调原理1. 调制原理2PSK调制即二进制相移键控技术，其原理是通过改变载波的相位来传输数字信号。
具体来说，当输入为“0”时，相位不变；当输入为“1”时，相位发生180度的反转。
这样，就可以将数字信号转换为模拟信号，方便在信道上传输。
2. 解调原理对于2PSK信号的解调，通常采用相干解调的方式。
即接收端使用与发送端相同频率和相位的本地振荡器来恢复原始的数字信号。
通过相位差的计算，将接收到的信号转换为相应的数字信号。
3. 工作示意图（插入适当的2PSK调制与解调示意图）三、2DPSK调制与解调原理1. 调制原理2DPSK调制是二进制差分相移键控技术，与2PSK类似，但其差别在于传输的是相邻符号间的相位差，而不是绝对相位值。
这种设计使得2DPSK在频率偏移和相位偏移的情况下具有更好的抗干扰能力。
2. 解调原理2DPSK信号的解调通常采用差分相干解调的方式。
在接收端，利用两个连续的信号间的相位差，便可以还原出原始的数字信号。
3. 工作示意图（插入适当的2DPSK调制与解调示意图）四、2PSK与2DPSK在通信领域的应用1. 2PSK的应用2PSK广泛应用于数字通信系统中，如调制解调器、数字广播、数据传输等领域。
2PSK调制解调技术的设计与仿真
2PSK调制解调技术的设计与仿真2PSK（二进制相移键控）调制解调技术是一种基本的数字调制解调技术，常用于数字通信系统中。
本文将对2PSK调制解调技术的设计与仿真进行详细介绍。
首先，我们来了解一下2PSK调制解调技术的基本原理。
2PSK调制是通过改变载波的初始相位来传输数字信息。
其中，数字“0”表示载波相位为0度（或180度），数字“1”表示载波相位为90度（或-90度）。
在接收端，通过检测载波的相位来解调出数字信息。
接下来，我们开始进行2PSK调制的设计与仿真。
我们首先需要确定调制的参数，包括载波频率、数据传输速率和调制指数等。
以载波频率为f_c，数据传输速率为R_b，调制指数为m，调制信号可以表示为s(t) =A_c * cos(2πf_c*t + m*d(t))，其中d(t)为数字信息序列。
在MATLAB/Simulink中进行仿真时，我们需要设计一个基带信号发送器来生成调制信号。
基带信号生成的过程需要经历产生数字信息序列、映射为相应的载波相位以及平滑滤波等步骤。
首先，我们生成数字信息序列。
可以通过随机生成0和1的序列来模拟实际的数字信息。
生成的数字信息序列将成为基带信号的输入。
其次，我们需要将数字信息序列映射为相应的载波相位。
对于2PSK调制，可以将数字“0”映射为0度相位，将数字“1”映射为90度相位。
然后，我们进行平滑滤波处理。
平滑滤波可以去除调制信号的高频成分，使调制信号更加平滑。
常用的平滑滤波器包括低通滤波器和匹配滤波器。
在2PSK调制中，可以选择匹配滤波器，其频率特性与信号的眼图匹配，可以最大程度地提高信号的抗干扰性。
最后，我们将生成的调制信号送入信道进行传输。
在仿真中，可以通过添加高斯噪声来模拟实际的传输环境。
在接收端，我们需要设计一个相位解调器来解调接收到的信号。
相位解调器可以通过检测载波的相位来恢复出数字信息序列。
常用的相位解调方法包括包络检测法、移相检测法和差分解调法等。
2PSK信号的解调电路设计
2PSK信号的解调电路设计2PSK（二进制相移键控）信号是一种基本的数字调制方式，它将数字信息转化为两个不同相位的正弦波信号。
解调电路是将接收到的2PSK信号转换回数字信息的关键部件。
设计一个2PSK信号的解调电路可以分为以下几个步骤：1.基带滤波器设计：接收到的2PSK信号可能经过了传输过程中的失真和噪声干扰，因此首先需要对信号进行滤波以去除高频噪声和失真。
基带滤波器通常使用低通滤波器来实现。
滤波器的设计需考虑到信号的带宽、失真和抗干扰能力等因素。
2.时钟恢复电路设计：2PSK信号中存在着相位差，因此需要在解调电路中设置时钟恢复电路，以便正确恢复接收到的信号的时钟信息。
时钟恢复电路通常采用锁相环（PLL）或相关器等技术实现。
时钟恢复电路对于解调过程中相位解调的准确性至关重要。
3.相位解调电路设计：相位解调是解调电路中最关键的部分。
相位解调的目标是从接收到的信号中恢复出数字信息。
二进制相移键控调制中使用了两个不同相位的载波信号来表示不同的数字，因此相位解调需要能够区分这两个相位并恢复出原始的数字信息。
相位解调电路通常采用鉴别器或位相锁定环等技术实现。
4.采样电路设计：在解调过程中，需要对解调后的信号进行采样，以恢复出原始的数字信息。
采样电路通常使用模拟-数字转换器（ADC）实现，将模拟信号转换为数字信号。
总结起来，设计2PSK信号的解调电路需要考虑基带滤波器、时钟恢复电路、相位解调电路和采样电路等几个关键部件。
每个部件的设计需要根据具体需求和技术限制进行综合考虑，以实现准确、稳定地将接收到的2PSK信号转换为数字信息的功能。
2PSK调制与解调系统的仿真设计
2PSK调制与解调系统的仿真设计首先，我们需要了解2PSK调制与解调系统的基本原理。
2PSK（二进制相移键控）调制技术是一种利用相位来表示数字信息的调制技术。
在2PSK调制中，0和1分别用相位0°和180°表示。
调制器将数字信息转化为相位的变化，然后通过信道传输到接收端。
解调器在接收端将相位变化还原为数字信息。
2PSK调制与解调系统可以简单地分为两个部分：调制器和解调器。
在调制器中，我们可以使用相位锁定环（PLL）的方法实现2PSK调制。
PLL能够锁定输入信号的相位，然后产生相应的调制信号。
在2PSK调制中，我们可以使用正弦波信号作为基频信号，通过改变其初始相位来实现信号的相位调制。
在解调器中，我们可以使用相关器（correlator）的方法实现2PSK解调。
相关器能够检测接收信号与已知的参考信号之间的相关性，从而获取相位变化信息。
在2PSK解调中，我们可以使用相位为0°和180°的两个参考信号与接收信号进行相关运算，然后根据相关结果来判断接收信号的相位。
为了验证2PSK调制与解调系统的性能，我们可以进行仿真设计。
首先，我们需要确定系统所需的参数，包括载波频率、数据速率、信噪比等。
然后，我们使用Matlab或者其他仿真软件搭建2PSK调制与解调系统的模型，包括调制器和解调器。
在调制器模型中，我们生成数字信号，并将其转化为相位变化信号。
根据系统参数，我们生成相应频率的正弦波，并通过改变初始相位来实现调制。
然后，我们将调制信号通过信道传输到解调器。
在解调器模型中，我们接收到调制信号，并使用相关器来检测信号的相位变化。
根据相关结果，我们可以判断信号的相位，并将其转化为数字信息。
然后，我们可以将解调后的数字信息与原始数据进行比较，评估系统的性能。
进行仿真实验时，我们可以改变系统参数来研究其对系统性能的影响。
比如，我们可以改变信噪比，观察误码率的变化。
或者，我们可以改变数据速率，观察解调器的解调效果。
基于Systemview系统的2PSK调制与解调课程设计
基于Systemview 系统的2PSK 调制与解调课程设计Systemview 是一个用于现代工程与科学系统设计及仿真的动态系统分析平台，无论是滤波器的设计、信号分析与处理、完整通信系统的设计与仿真，还是一般系统的数学模型建立等各个领域，Systemview 均能为用户提供一个精密的嵌入式分析工具。
一、 SystemView 的基本特点SystemView 基本属于一个系统级工具平台，可进行包括数字信号处理（DSP ）系统、模拟与数字通信系统、信号处理系统和控制系统的仿真分析，并配置了大量图符块（Token ）库，用户很容易构造出所需要的仿真系统，只要调出有关图符块并设置好参数，完成图符块间的连线后运行仿真操作，最终以时域波形、眼图、功率谱、星座图和各类曲线形式给出系统的仿真分析结果。
SystemView 的库资源十分丰富，主要包括：含若干图符库的主库（Main Library ）、通信库（Communications Library ）、信号处理库（DSP Library ）、逻辑库（Logic Library ）、射频/模拟库（RF Analog Library ）和用户代码库（User Code Library ）。
二、 2PSK 调制系统1、基本原理在2PSK 中，通常用初始相位0和分别表示二进制“1”和“0”。
因此，2PSK 信号的时域表达式为式中，n 表示第n 个符号的绝对相位：上式可以写为:即发送二进制符号“0”时，e2PSK(t )取0相位；发送二进制符号“1”时， e2PSK(t)取p 相位。
这种以载波的不同相位直接去表示相应二进制数字信号的调制方式，称为二进制绝对相移方式。
2、 2PSK 信号的产生方法模拟调制法)cos(A )(2PSK n c t t e ϕω+=⎩⎨⎧=”时发送“”时发送“，1,00πϕn ⎩⎨⎧--=P t P t t e c c 1,cos A ,cos A )(2PSK 概率为概率为ωω)键控法3、2PSK 信号解调方法4、 2PSK 调制系统仿真设计2PSK 调制系统开关电路2e对应各个测试点波形5、 2PSK 调制系统分析功率谱密度波形图中，假设相干载波的基准相位与2PSK 信号的调制载波的基准相位一致（通常默认为0相位）。
2PSK调制与解调系统的仿真(1)
2PSK调制与解调系统的仿真(1)1. 调制原理2PSK调制（又称二进制相移键控调制）是数字通信中最简单的调制技术之一，它的原理是通过改变载波信号的相位来传输数字信号。
在2PSK调制中，我们使用两种相位来表示两个不同的数字，通常是0和1。
当数字为0时，我们保持载波信号的相位不变；当数字为1时，我们将载波信号的相位改变180度。
因此，我们可以将数字信号转换成载波信号的相位变化，并在通信信道中传输这些相位变化。
2. 模拟调制和解调系统为了实现2PSK调制，我们需要将数字信号转换成模拟信号，并将这个信号变成载波信号的相位变化。
下面是一个基本的2PSK调制系统的示意图：数字信号 --> 数字调制器 --> 模拟调制器 --> 载波信号在这个系统中，我们使用数字信号作为输入，并将它们传输到数字调制器。
数字调制器将数字信号转换成符号，每个符号代表一个数字（0或1）。
接着，我们将符号传输到模拟调制器中，该模拟调制器将符号转换成相应的模拟信号。
这个模拟信号代表了载波信号的相位，我们可以将它作为波形输出。
最后，我们将波形和载波信号相乘，得到调制后的信号，可以通过信道发送。
为了解调这个信号，我们需要对它进行解调，也就是将载波信号的相位变化转换成数字信号。
下面是解调系统的示意图：调制后信号 --> 解调器 --> 数字解调器 --> 原始数字信号在这个系统中，我们首先使用解调器来解调调制后的信号，这是模拟解调器。
它将载波信号的相位变化转换成波形信号。
接下来，我们使用数字解调器将波形信号转换成符号，每个符号对应一个数字。
最后，我们使用恢复数字信号的符号，这是原始的数字信号。
3. 2PSK调制系统的仿真为了验证2PSK调制系统的有效性，我们可以使用MATLAB对其进行仿真。
我们可以编写一个简单的脚本来执行以下操作：1.生成随机的0和1的数字信号；2.将数字信号转换为2PSK信号；3.将2PSK信号发送到信道；4.解调信号并还原原始数字信号。
2PSK和2DPSK调制解调仿真系统设计
2PSK和2DPSK调制解调仿真系统设计在设计2PSK和2DPSK调制解调仿真系统之前，我们首先需要了解什么是PSK和DPSK调制方式。
PSK（Phase Shift Keying）是一种利用相位来表达数字信息的调制方式。
在2PSK调制中，发送的数字信息被编码为两个相位状态，一般是0度和180度。
接收端通过检测相位的变化来解调数字信息。
DPSK（Differential Phase Shift Keying）也是一种相位调制方式，但与PSK不同的是，DPSK调制是基于相邻比特之间的相对相位差。
在2DPSK调制中，一个比特对应两个相位状态之一，但这两个相位状态的确定是基于前一个比特的相对相位差。
接收端同样通过检测相位差的变化来解调数字信息。
接下来，我们将详细介绍设计2PSK和2DPSK调制解调仿真系统的步骤。
1.确定系统的基本参数和需求：-选择合适的载波频率和带宽-确定符号周期和比特周期-确定基带信号的采样率和采样时间-确定传输信道的信噪比和衰落模型2.生成发送端的数字信息序列：-设计一个随机或固定的比特序列作为发送端的数字信息-确定比特序列的长度和采样率-将比特序列映射为相应的相位状态，得到发送信号3.进行2PSK调制：-根据2PSK调制的原理和公式，将发送信号转换为相位调制信号-可以使用复数来表示相位调制信号，实部和虚部分别对应相位为0度和180度-进行幅度归一化处理，使信号的平均功率为14.模拟信道传输：-在发送信号上加入高斯白噪声，模拟信道的干扰和噪声-考虑信道的衰落效应，可以使用加性高斯白噪声信道或其他信道模型5.进行2PSK解调：-接收端接收到经过信道传输的调制信号-经过采样和判决处理，将接收信号恢复为数字信息-利用解调的相位差来确定数字信息的比特值6.生成2DPSK发送信号：-根据2DPSK调制的原理和公式，将发送信号转换为相位调制信号-相对于2PSK调制，2DPSK调制相邻比特之间的相对相位差决定了相位状态的切换7.进行2DPSK调制和传输：-类似于2PSK调制和信道传输的步骤，将2DPSK发送信号调制和传输到接收端8.进行2DPSK解调：-接收端接收到经过信道传输的2DPSK调制信号-经过采样和判决处理，将接收信号恢复为数字信息9.分析和评估系统性能：- 计算误码率（Bit Error Rate, BER）和符号误码率（Symbol Error Rate, SER）等性能指标-绘制BER和SER随信噪比的变化曲线，评估系统的可靠性和性能10.优化和改进系统设计：-根据系统性能评估的结果，对系统参数进行调整和优化-可以尝试使用不同的调制方式、码型或编码技术来改进系统性能设计2PSK和2DPSK调制解调仿真系统需要考虑到数字信号的生成和调制、信道传输和解调等各个环节，同时还需要注意选择适当的参数和模型来实现系统的设计和仿真。
2PSK与2DPSK调制解调系统的仿真设计与分析
2PSK与2DPSK调制解调系统的仿真设计与分析曾光;任峻【摘要】本文介绍了2PSK与2DPSK调制解调的基本原理，采用Systemview软件构建2PSK与2DPSK调制解调仿真系统，通过Systemview分析窗口分析接收方载波反相和不反相时信号在这两个仿真系统中的波形变化，直观地显示了2PSK 信号的“反相工作”现象和2DPSK信号消除"反相工作"的原因：2DPSK解调输出为2PSK解调输出的差分译码，当接收方载波反相时，2PSK解调输出电平与正常解调输出完全相反（"反相工作"现象），但它们电平改变的位置相同，因此通过差分译码后得到的2DPSK的解调输出与正常解调输出相同。
%The paper introduces the basic principles of modulation and demodulation for 2PSK and 2DPSK and builds their simulation system on SystemView. By using the analysis window of SystemView, we can analyze waveform changes in the two simulation systems when carrier wave is in phase and out of phase, which intuitively show the reason of"reverse phase work"in 2PSK system and the reason that 2DPSK system can remove"reverse phase work":The2DPSK demodulator output is the differential decoding of the 2PSK demodulator output. The 2PSK demodulation output when the receiver carrier out of phase is completely contrary to that when the receiver carrier is in phase (this is"reverse phase work"in 2PSK), and their electrical level changes are in the same position. Therefore, after differential decoding of 2PSK demodulator output, 2DPSK demodulation output when the receiver carrier out of phase is as same as that when the receiver carrier is in phase.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2016(024)011【总页数】4页(P78-80,83)【关键词】SystemView仿真;2PSK和 2DPSK调制解调;反相工作;子系统【作者】曾光;任峻【作者单位】湖南农业大学信息科学技术学院，湖南长沙 410128;湖南农业大学信息科学技术学院，湖南长沙 410128【正文语种】中文【中图分类】TP302数字调制系统是通信系统中常见的一种，也是很多数字系统的基础。
2PSK原理及调制解调仿真
2PSK原理及调制解调仿真2PSK(二相移键调制)是一种数字调制技术，它使用两个相位状态来表示数字数据。
在2PSK中，每个相位状态代表一个比特，即"0"或"1"。
2PSK的原理可以通过以下步骤进行说明：1.数据编码：将数字数据转换为二进制形式。
例如，将十进制数"7"编码为二进制数"0111"。
2.相位映射：将每个比特对应到不同的相位状态上。
在2PSK中，通常将"0"映射到相位0°，将"1"映射到相位180°。
3.载波调制：将相位状态映射到载波信号上。
通常使用正弦波作为载波信号，其频率可以根据需求设定。
4.发射信号：将调制后的载波信号发送到信道中。
5.接收端解调：接收信号后，使用相位解调的方法将信号恢复成数字数据。
这可以通过比较接收到的信号与预设的相位状态来实现。
6.数据解码：将恢复的二进制数据转换为原始的数字数据。
2PSK的调制解调可以通过软件仿真工具进行模拟。
对于调制过程，可以使用软件如MATLAB或Simulink来实现。
首先，需要生成要调制的数字信号，并将其转换为二进制形式。
然后，将每个比特映射到相应的相位状态，并将其表示为正弦波信号。
最后，将所有的正弦波信号叠加起来，形成最终的调制信号。
这个过程可以通过MATLAB或Simulink中的各种函数和模块来实现。
对于解调过程，可以使用相位解调器来还原接收到的信号。
相位解调器通常包括相位鉴频器和比较器。
相位鉴频器用于提取信号的相位信息，而比较器则将提取的相位信息与预设的相位状态进行比较，以确定每个比特的值。
这个过程可以通过MATLAB或Simulink中的函数和模块来实现。
通过仿真实验，可以观察到在不同信噪比（SNR）条件下的调制解调性能。
SNR的增加会提高解调的准确性，但当SNR较低时，解调错误率将增加。
2PSK调制解调系统的设计与仿真
2PSK调制解调系统的设计与仿真首先，信号产生器是2PSK调制解调系统的关键组件之一、它负责产生2PSK调制信号，即包含两个相位的信号。
在设计中，可以使用MATLAB或Python等编程语言生成这样的信号。
例如，我们可以使用MATLAB中的phased.CosineWaveform函数生成一个相位偏移的余弦波形，将其与2π相位偏移的余弦波形相乘，即可得到最终的2PSK信号。
接下来是调制器的设计。
调制器将基带信号转换为射频信号，使其满足2PSK调制的要求。
其中，最常用的调制方案是正交调幅（QAM），通过两个正交的载波信号调制两个相位的数据。
因此，在设计调制器时，需要使用相位差为π/2的两个载波信号进行调制。
解调器的设计主要包括信号采样和相位解调两个步骤。
在解调之前，需要将射频信号经过低通滤波器进行滤波，以去除高频噪声和干扰。
然后，将滤波后的信号进行采样，获取相位差对应的信号样本。
最后，通过比较采样值与预定义阈值的大小，即可确定相位差为0或π，从而完成解调。
最后一步是信号质量评估。
在2PSK调制解调系统中，通常使用误码率（BER）作为评估指标。
通过比较接收端解调后的数据与发送端原始数据的差异，即可计算出BER。
在设计仿真中，可以通过对接收端添加高斯白噪声，模拟真实环境中的信道干扰，进而计算BER。
在进行2PSK调制解调系统的仿真时，可以使用Simulink工具箱进行建模和仿真。
在Simulink中，可以通过搭建信号产生器、调制器、解调器、滤波器以及误码率计算等模块的连接，实现整个系统的设计和仿真。
通过调整不同的参数和信道条件，可以评估系统在不同情况下的性能。
综上所述，2PSK调制解调系统的设计与仿真主要包括信号产生器、调制器、解调器和信号质量评估这几个部分。
通过合理设计和仿真，可以有效评估2PSK调制解调系统的性能，并对系统进行优化和改进。
同时，这也为更复杂的调制解调系统的设计提供了基础和指导。
2CPSK调制电路的FPGA设计与实现
2CPSK调制电路的FPGA设计与实现雷能芳【摘要】相移键控(PSK)是用不同相位的载波来传递数字信号,并用数字基带信号控制载波信号的相位.文中提出了一种基于DDS技术的2CPSK调制器的FPGA实现方案,并通过硬件测试结果验证了设计的正确性.%The Frequency-Shift Keying (PSK) transmits the digital signal with different phase carrier, and controls the phase of carrier with the digital basedand signal. This paper porposes a scheme for implementation of 2CPSK modulator based on FPGA and DDS. Finally, the design was verified by the practical test result.【期刊名称】《河南科学》【年(卷),期】2011(029)008【总页数】3页(P952-954)【关键词】相移键控;调制器;FPGA【作者】雷能芳【作者单位】渭南师范学院物理与电子工程系,陕西渭南714000【正文语种】中文【中图分类】TN914多进制相移键控（MPSK）调制技术是一类性能优良的调制方式，其应用十分广泛.在数字通信的3种调制方式（ASK、PSK、FSK）中，就频带利用率和抗噪声性能两个方面来看，理论上都是MPSK系统最佳，M值越大，频率利用率就越高[1].这种调制方式已经在中、高速数字通信中被广泛应用.数字相移键控常分为：绝对调相（CPSK）和相对调相（DPSK），对于二进制的绝对调相记为2CPSK，相对调相记为2DPSK.本文以VHDL作为硬件描述语言、以FPGA作为硬件载体对2CPSK调制电路进行了设计，并通过QuartusⅡ软件中的嵌入式逻辑分析仪SignalTapⅡ对设计进行了硬件实时测试.1．1 基本原理CPSK是利用载波的不同相位去直接传送数字信息的一种方式.对于2CPSK，若用相位π代表“0”码，相位0代表“1”码，即规定数字基带信号为“0”码时，已调信号相对于载波的相位为π；数字基带信号为“1”码时，已调信号相对于载波相位为同相.按此规定，2CPSK信号的数学表示式为：式（1）中：θ0为载波的初相位.受控载波在0、π两个相位上变化如图1所示.其中（a）为数字基带信号，（b）为载波，（c）为2CPSK绝对调相波形.1．2 设计方法2CPSK调制器框图如图2所示.其主要由0相载波振荡器、π相载波振荡器及2选1数据选择器等组成.2选1数据选择器在基带信号的控制下，对两路载波信号进行选通，输出的信号即为2CPSK调制信号.正弦载波发生器设计是采用DDS（直接数字频率合成）技术，其框图如图 3所示. 分别将信号 Acos（2πfc t+θ0）及Acos（2πfc t+θ0+π）的采样值以数据表的形式存储在两个ROM存储器中，相位累加器在时钟信号的作用下以频率控制字F 为步进进行相位累加，累加结果作为ROM存储器的地址，取出相应的采样数据以得到0相载波及π相载波信号.设时钟频率为fc，输出频率为fo，频率控制字为F，累加器的宽度为N，则2N 就相当于2πrad，F对应的相位为，完成一个周期的正弦波输出需要个参考时钟周期.则输出载波信号的周期为[2]：可见改变步长F，可以改变正弦载波信号的频率；改变字长N，可控制正弦载波信号的频率分辨率.3．1 子模块的VHDL设计子模块2选1数据选择器MUX21及相位累加器ADDER均在QuartusⅡ环境中采用VHDL代码进行设计描述与编译.3．2 ROM 定制在系统顶层工程建立前，必须首先完成存放0相正弦载波及π相正弦载波数据rom1及rom2的定制.利用MegaWizard Plug－In Manager定制lpm＿rom宏功能块，将波形数据加载于此rom中.QuartusII能接受的lpm＿rom中的初始化数据文件的格式有2种：*．mif格式和*．hex格式，实际应用中只要使用其中一种格式的文件即可.可利用MATLAB或C语言编程对正弦函数进行采样生成初始化数据文件[3].3．3 系统顶层工程的设计在QuartusⅡ环境中建立的2CPSK调制器顶层工程原理图如图4所示.该原理图主要由4个模块组成：2选1数据选择器MUX21、相位累加器ADDER、0相正弦载波存储器rom1及π相正弦载波存储器rom2.其中clk为系统时钟信号，F为系统频率控制字，x为系统基带输入信号.2选1数据选择器的选通s端受基带信号x 控制，当基带信号为‘0’时，选通π相载波；当基带信号为‘1’时，选通0相载波.通过对0相载波及π相载波的选择以实现调制目的.对系统顶层工程进行器件选择、引脚锁定、编译、综合后下载到cyclone系列EP1C12Q240C8器件中[4]，通过在频率控制字的引脚选择不同参数即可在FPGA 器件中完成2CPSK调制器的设计.调制器的输出信号为数字信号，经D/A转换后可以通过示波器进行测试，也可以直接采用QuartusⅡ软件中的嵌入式逻辑分析仪SignalTapⅡ进行测试.采用SignalTapⅡ进行芯片测试，用户无需外接专用仪器，就可以对FPGA器件内部所有信号和节点进行捕获分析，而又不影响原硬件系统的正常工作[5].经测试得到的实时波形如5所示.测试结果表明，基于FPGA和DDS技术的2CPSK调制器设计方案是正确可行的.且波形流畅，在转换处能快速进行切换.用FPGA和DDS技术实现信号调制，具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性，极大地提高了电子系统设计的灵活性和通用性，大大缩短了系统的开发周期.【相关文献】［1］田耘，徐文波，张延伟，等．无线通信FPGA设计［M］．北京：电子工业出版社，2006：80－84．［2］雷能芳．基于DDS技术的数字移相正弦信号发生器的CPLD设计与仿真［J］．科学技术与工程，2009，9（4）：1009－1001．［3］杨刚．现代电子技术VHDL与数字系统设计［M］．北京：科学出版社，2004：204－206．［4］王旭东，潘广桢．MATLAB及其在FPGA中的应用［M］．北京：国防工业出版社，2006：180－185．［5］潘松，黄继业，王国栋，等．现代DSP技术［M］．西安：西安电子科技大学出版社，2003：240－242．。
基于DSP的PSK信号调制设计与实现
Vol.13No.1Jan.2011第13卷第1期2011年1月基于DSP 的PSK 信号调制设计与实现张楠，王方淳，吴承超(西安电子科技大学电子工程学院，陕西西安710071)摘要：研究了数字通信系统中基于DSP 器件的BPSK 和QPSK 的信号调制电路的实现方法，并给出了基于DSP 进行数字调制的实验结果，从而证明了其设计的合理性。
关键字：数字通信；DSP ；BPSK ；QPSK ；数字调制图12PSK 信号调制原理图事实上，码变换器的作用是将输入的双比特码ab 转换成双比特码cd ，且要求由cd 产生的QDPSK 信号与ab 的关系能满足表1所列的要求。
由表1可见，当输入双比特数据为00时，调相信号的载波相位相对于前一双比特码元的载波相位不会变化；而当输入双比特数据为01时，调相信号的载波相位相对于前一双比特码元的载波相位变化90°，其余依次类推。
考虑到绝对移相中会存在“倒”现象，通常会相对移相(QDPSK)方式来代替QPSK 调制。
对于多相调制信号，将k 个信息比特映射到M=2k 个可能的相位上去可以有很多种方法，其中优先考虑的是用格雷编码。
在这种编码方式中，相邻相位只差一个二进制比特，如果噪声造成传输相位选取相邻相位错误引起时，在用格雷编码的比特序列中，只会产生一个单一比特的差错。
3结束语高速数字突发通信通常需要快速、高效地对接收信号的位定时和载波初始相位信息进行估计，而采用本文的关于BPSK 及QPSK 信号的调制方法，在军事、民用领域都具有十分广泛的应用价值，并能应用于各种数字通信领域。
(a)高侧T1的栅极驱动波形(上接第18页)。
基于现代DSP设计2PSK调制器
基于现代DSP设计2PSK调制器
陈启圣
【期刊名称】《江汉大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2006(34)3
【摘要】基于DSP Builder设计2PSK调制器,给出了系统模型、仿真结果及相关分析.从物理载体、开发工具等方面改进2PSK调制器的实现方法.
【总页数】3页(P24-26)
【作者】陈启圣
【作者单位】江汉大学,物理与信息工程学院,武汉,430056
【正文语种】中文
【中图分类】TN761
【相关文献】
1.基于现代DSP技术的全数字MQAM调制器的设计 [J], 董明佶
2.基于现代DSP技术的QPSK调制器的设计 [J], 王军伟;裴东;王全州;陶中幸
3.基于FPGA和DSP的2PSK调制器设计 [J], 陈虹辰;王文理;申彦春
4.基于Matlab与DSP Builder的2PSK调制解调器设计与仿真 [J], 李鹏飞;李金平;陆小菊;赵欣
5.一种基于FPGA的2PSK调制器的软硬件设计方法 [J], 冯庆玉;杜汪洋
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实验四--基于simulink的2PSK、2DPSK数字调制与解调的仿真
3、锻炼学生分析问题和解决问题的能力
2、实验原理
1.12PSK调制原理
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；如果其中一个开始得迟了一点，就可能不相同了。如果一个达到正最大值时，另一个达到负最大值，则称为"反相"。一般把信号振荡一次（一周）作为360度。如果一个波比另一个波相差半个周期，我们说两个波的相位差180度，也就是反相。当传输数字信号时，"1"码控制发0度相位，"0"码控制发180度相位。载波的初始相位就有了移动，也就带上了信息。
模拟调相法原理方框图如下图所示，极性变器将输入的二进制单极性码转换成双极性不归零码，然后与载波直接相乘，以实现2PSK
模拟调相法
键控法原理方框图如下图所示，用数字基带信号s（t）控制开关电路，以选择不同相位的载波输出。此时s（t）通常是单极性的，当s（t）=0时，输出e2PSK（t）=cosωct；当s（t）=1时，输出e2PSK（t）=-cosωct。
码型变化器参数设置：采用1变0不变调制，故极性设为“Negative”.
多路选择器参数设置：当二进制序列大于0时，输出第一路信号；当二进制序列小于0时，输出第二路信号。
高斯噪声的设置：信噪比90
带通滤波器参数：载波频率为4HZ，而基带号带宽为1HZ，考滤到滤波器的边沿缓降，故设置为2~7HZ。
低通滤波器参数设置：截止频率为1HZ，二进制序列的带宽为1HZ，故取1HZ。
差分编码为 （2）
差分译码为 （3）
再将相对码 进行2PSK调制，则所得到的即是2DPSK已调信号，其在任一码元时间 内的表达式为
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２ ＣＰＳ Ｋ Ｍｏ ｄ ｅ ｍ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｍｏ ｄ ｅ ｒ ｎ ＤＳ Ｐ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
ＬＥＩ Ｎｅ ｎ ｇ ｆ ａ ｎ ｇ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｐｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ，Ｗ ｅ ｉ ｎ ａ ｎ Ｔｅ ａ ｃ ｈｅ ｒ ｓ Ｕｎｉ ｖｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ，Ｗ ｅ ｉ ｎ ａ ｎ ７ １ ４ ０ ０ ０ ）
Ｐ Ｓ Ｋ） 。Ｐ Ｓ Ｋ系统 抗 噪 声 性 能 优 于 幅 移 键 控 （ Ａ ｍｐ ｌ ｉ ｔ ｕ ｄ ｅ －
Ｓ ｈ ｉ ｆ ｔ － Ｋｅ ｙ ｉ ｎ ｇ ，Ａ Ｓ Ｋ） 和频 移 键 控 （ Ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ － Ｓ ｈ ｉ ｆ ｔ － Ｋｅ ｙ ｉ ｎ ｇ ，
到Ｆ Ｐ Ｇ Ａ芯 片中完成 算法的硬件化 ＿ ２ ］ 。笔者将采用该方法
进行 ２ Ｃ Ｐ Ｓ Ｋ调 制解 调器的全数字化设计 。
２ ２ Ｃ Ｐ Ｓ Ｋ调制解调器基本原 理
２ ． １ ２ Ｃ Ｐ Ｓ Ｋ 信 号
数 字相移 键控 常 分为 ： 绝对 调相 （ Ｃ Ｐ Ｓ Ｋ） 和 相对 调 相 （ Ｄ Ｐ Ｓ Ｋ） ［ ３ ３ 。Ｃ Ｐ Ｓ Ｋ绝对 调相 是 利用 载波 的不 同相 位去 直 接传送 数字信息 的一种调 的正 确性及 可行性 。该 系统具 有使用灵活 、 扩展性强 、 易于集成等特点 。 关键 词 Ｃ Ｐ Ｓ Ｋ；调制解调器 ；Ｆ Ｐ ＧＡ；Ｄ Ｓ Ｐ Ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｅ ｒ ＴＮ９ １ ９ ． ３ Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ￣． ｉ ｓ ｓ ｎ １ ６ ７ ２ — ９ ７ ２ ２ ． ２ ０ １ ３ ． １ １ ． ０ ４ ５ 中图分类号
量， 因而称之为数字基带信 号。在大多数信道 中 ， 数 字基 带 信号需要经过载 波调制 ， 其 传输 效率 才会 更高 。数字 基带 信号可 以分别对 载波 的相位 ， 频 率 和幅 度进行 调制 。数字 信号对载波相位 调制称之为相移键 控 （ Ｐ ｈ ａ ｓ ｅ － Ｓ ｈ ｉ ｆ ｔ － Ｋｅ ｙ ｉ ｎ ｇ ，
总第 ２ ８ ９期 ２ ０ １ ３年第 ｌ ｌ 期
计算 机与数字工程
Ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ＆ Ｄｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｖｏ １ ． ４ １ Ｎｏ ． １ １
１ ８ ５ ９
基 于现 代 Ｄ Ｓ Ｐ技 术 的 ２ Ｃ Ｐ Ｓ Ｋ 调 制解 调 器 设 计
Ａｂｓ ｔ 阳ｃ ｔ ２ ＣＰＳ Ｋ－ －ｂ ｉ ｎ ａ ｒ ｙ ａ ｂｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｅ ｐ ｈａ ｓ ｅ － ｓ ｈｉ ｆ ｔ — ｋ ｅ ｙ ｉ ｎ ｇ，ｉ ｓ ａ ｎ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｉ ｎ ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ．Ｉ ｔ ｃ ｏ ｎｔ ｒ ｏｌ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｎｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｒ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ａ ｌ ｌ ｙ ｗｉ ｔ ｈ ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ ｂ ａ ｓ ｅ ｂ ａ ｎ ｄ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ｔ ｈｕ ｓ ｔ ｒ ａ ｎｓ ｍｉ ｔ ｓ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ａｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ＤＳ Ｐ Ｂｕ ｉ ｌ ｄ ｅ ｒ ，
１ 引 言
在通信 系统 中 ， 来 自数 据终端 的原 始数 据信 号都 是数
字信号 。这些信 号往 往包 含 丰富 的低频 分量 ， 甚 至 直流 分
公 司推出的一个面 向 ＤＳ Ｐ开 发 的系统 级工具 ， 作为 Ｓ ｉ ｍｕ — ｌ ｉ ｎ ｋ的一 个 工具 箱 出 现 。设 计 时首 先 在 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ ／ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ 的环境下完成算法 的建模 ， 并生成 相应 的工 程文件 。然后 在 Ｑｕ ａ ｒ ｔ ｕ ｓ Ⅱ环境下对工 程文件进 行编译 、 综合， 直至 下载
雷 能 芳
（ 渭南师 范学院物理与屯气工程学院 摘 渭南 ７ １ ４ ０ ０ ０ ）
要 二进制绝对相移键控 （ ２ Ｃ Ｐ Ｓ Ｋ ） ， 是数字通信系统中使用 的一种 信号调制方 式。２ Ｃ Ｐ Ｓ Ｋ是利用 数字基带信 号控制载波 相位 的
变化来达 到传送数字信息 的 目的。根 据 Ｄ Ｓ Ｐ开发工具 Ｄ Ｓ ＰＢ ｕ ｉ ｌ ｄ ｅ ｒ 的优点 ， 设计了一个基于 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ的 ２ Ｃ Ｐ Ｓ Ｋ调制解调 器 ， 并进行 了硬件测
２ ＣＰＳ Ｋ Ｍｏ ｄ ｅ ｍ ｗａ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＦＰＧＡ． Ｆｉ ｎ ａ Ｉ ｌ ｙ，ｔ ｈｅ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｃ ｔ ｎ ｅ ｓ ｓ ａ ｄ ｎ ｆ ｅ ａ ｓ ｉ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｓ ｖ ｅ ｒ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ ｂｙ ｈ ａ ｒ ｄ ｗａ ｒ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ．Ｔｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ｆ ｌ ｅ ｘｉ ｂ ｌ ｅ，ｅ ｘ ｔ ｅ ｎｓ ｉ ｂ ｌ ｅ ，ａ ｎ ｄ ｅ ａ ｓ ｙ ｔ ｏ ｂｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｇｒ ａ ｔ ｅ ｄ． Ｋｅ ｙ Ｗ ｏｒ ｌｓ ｆ ＣＰ ＳＫ ，ｍ ｏ ｄｅ ｍ ，ＦＰ ＧＡ ，ＤＳ Ｐ Ｂｕｉ ｌ ｄ ｅ ｒ Ｃｌ ａ ｓ ｓ Ｎｕ ｍｂ ｅｒ ＴＮ９ １ ９ ． ３