基于FPGA的MSK调制器设计与实现
基于FPGA的QDPSK调制器的设计与实现
至 “ y- mo h ” 它 的可 编程 特性 带 来 了 电路 设 计 的 灵 活 S se nC i 。 t p
写任 何程序实现 Q P K调制器f DS 7 】 的设计。
参考文献:
【 谭 祖 印 , 尚 荣 , 辉 , . 于 F G 的 软 件 无 线 电 调 制 7 】 黄 梁 等 基 PA
器设 计 与 实现 [ _ 代 电子 技 术 ,0 0 1 ) l l l3 J现 】 2 1 (5 : l— l.
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【】 吉 海 , 智伟 . 于 C L /P A 的 数 字 通 信 系统 建模 与 5段 黄 基 P DF G
并变换 器 、 分编码器 、 辑选 相电路 、 差 逻 四相 载 波 发 生 器 等 4 大 模 块 ,用 原 理 图 输 入 、 HD V L语 言设 计 和 调 用 P L核 相 结 L
一种跳频MSK信号检测算法及FPGA实现
,
( 1)
图 1 跳频 MSK 信号检测识别的实现框图
式中 , T b 为码元周期 ,
k
是第 k 个码元的相位常数 ,
取值为 n , Pk 为二进制双极性码元 , 取值为 1, 所 以 MSK 信号相位分段线性变化, 每个码元周期内相 对前一码元载波相位上升或下降 2 。 根据三角函数展开, 设
S ( t) = Ik cos(
图 3 数字正交 下变频实现框图
2 4
信号识别的实现 信号识别的主要模块是平方运算和信号的幅度 谱分析。为了体现 MSK 信号的特征 , 对经过正交下 变频得到的数据进行平方运算。如果直接对数据进 行常规的平方处理, 结果会产生零频分量, 对后续处 理造成不利影响。为了消除这种影响, 需要将正交 的复数据进行坐标变换, 转变成幅度和相位的表示 形式。这样再进行平方运算时 , 保持幅度值不变, 相 位值变成原来的 2 倍并经过相位解卷绕处理, 最后 再经过坐标反变换 , 得到经过平方 运算的复数据。 坐标变换可采用计算器 ( CORDIC) 运算 IP 核实现 , 有利于节省硬件资源 , 提高运算效率。 幅度谱分析模块通过粗测频引导确定 信号到 来, 对经过平方运算的零中频数据进行 FFT 处理, 得 到信号的幅度谱。进行谱分析时按照如下步骤: 提取过检测门限的谱峰点 ; 确定最大谱峰的位置 ; 确定距离最大谱峰位置左右 5 MHz 处是否 存在与最大谱峰值相差不大的谱峰 ; 检测 2 个谱峰连线的中点位 置是否是 2 倍 的有效信道载频频点。 经过以上步骤, 完成了 MSK 信号的识别。
参数如下: 信号形式: 脉冲; 信号时长: 6. 4 s; 信号间隔: 13 s; 脉内调制: MSK; 码元速率: 5 MHz; 信号 2 的参数如下 : 信号形式: 单频脉冲; 信号时长: 5 s; 信号间隔: 50 s; 信号 3 的参数如下 : 信号形式: 脉冲; 信号时长: 8 s; 信号间隔: 300 s; 脉内调制: 线性调频; 带宽: 1 MHz。 其中 MSK 信号设置为脉冲间频率跳变, 跳频点 3 个, 间隔 30 MHz, 单频脉冲信号跳频点 6 个 , 间隔 10 MHz, 线性调频信号载频固定。 在 FPGA 中经过相应处理得到 3 种信号的谱分 析结果, 应用 ChipScope 软件可在线获得 FPGA 内部 数据 , 将数据导入 MATLAB 处理后得到 3 种信号的 幅度谱图, 如图 4、 图 5 和图 6 所示。
基于FPGA的MSK调制器设计与实现
基于FPGA的MSK调制器设计与实现摘要:介绍了MSK 信号的优点,并分析了其实现原理,提出一种MSK 高性能数字调制器的FPGA 实现方案;采用自顶向下的设计思想,将系统分成串/并变换器、差分编码器、数控振荡器、移相器、乘法电路和加法电路等6 大模块,重点论述了串/并变换、差分编码、数控振荡器的实现,用原理图输入、VHDL 语言设计相结合的多种设计方法,分别实现了各模块的具体设计,并给出了其在QuartusII 环境下的仿真结果。
结果表明,基于FPGA 的MSK 调制器,设计简单,便于修改和调试,性能稳定。
关键词:MSK;FPGA;差分编码器;数控振荡器在QPSK 调制技术中,假定每个符号的包络都是矩形,已调信号的包络是恒定的,此时无论基带信号还是已调信号其频谱都是无限的。
但是实际的信道总是有一定的带宽的,因此在发送QIXSK 信号时通常要通过带通滤波器进行限带。
限带后的信号已经不能再保持包络恒定,相邻符号间发生相移时,限带后包络会明显变小,甚至出现包络为0 的现象。
这种现象在非线性信道中是不希望出现的,虽然经过非线性放大器能够减弱包络起伏,但是这样却使信号的频谱扩展,其旁瓣会干扰邻近频道的信号,造成限带时的带通滤波器失去作用。
正是为了解决这个问题,我们引入了在非线性限带信道中使用的恒包络调制方法最小移频键控(MSK)调制技术。
1 实现原理MSK 就是一种能产生恒定包络、连续相位信号的调制方式。
它是二进制连续相位移频键控(CPFSK)的一种特殊情况,即调制指数(移频系数)h=0.5,相位在码元转换时刻是连续的。
MSK 信号可表示为:式中,φk(t)为附加相位函数,假设初始相位为φk(0);ωc 为载波角频率;Ts 为码元间隔;为频偏;φk 为第k 个码元中的相位常数;ak 为第k 个码元数据;ak 取值为±1。
MSK调制解调器的研究与设计
MSK调制解调器的研究与设计作者:陈曦航来源:《中国新通信》 2018年第9期【摘要】本文着重探讨一种基于数字化的技术,利用FPGA 实现MSK 调制调节器调制解调功能的设计方法,对MSK 调制调节器的基本原理进行概述,并对MSK 调制调节进行仿真分析,最后根据模块化思想分析MSK 调制调节FPGA 的实现方案,望能够引起重视。
【关键词】调制解调器 MSK 设计数字通信领域中,调制与解调是非常重要的技术内容。
MSK 作为一种基于连续相位的调制技术,本质上是调制指数为0.5 的连续相位频移键控技术。
受到相位连续性因素的影响,导致调制信号的带宽相对偏窄,频谱资源占用相对较少。
但对于传统意义上的正交调制相干解调等模拟方法而言,在实现MSK 调制解调功能的过程中硬件复杂程度高,载波同步存在一定的难度,且对频偏有较高的敏感性。
针对这一问题,本文提出一种基于数字化技术实现MSK 调制解调功能的方案,望能够引起业内重视。
一、MSK 调制解调原理MSK 即最小频移键控,调制信号变化会引起载波频率的同步变化。
一般情况下,载波频率f1 与调制信号1 对应,载波频率f2 与调制信号2 对应。
为了方便表达,常令调制信号1 保持恒定,调制信号0 则通过映射关系的方式转变为﹣ 1。
在这一条件下,MSK 信号时域的表达如下式所示(见式1):该式中,令振幅为A,调制信号功率为E(功率与振幅2 呈正相关关系),输入数据为a (取值为±1),载波角频率为ωc,比特宽度为Tb。
为了确保调制解调过程中,当t=nTb的情况下相位连续加入的相位常数相位携带所有信息,需假设下式成立(见式2):通过式2 可见,在一个完整码元周期范围内,所对应基带相位呈线性累积关系,即为±π/2。
从这一角度上来说,对于码元起始相位与终止相位而言,两者差值也可表示为±π/2。
假定码元为1,则在周期范围内,基带相位呈连续均匀增加趋势。
msk调制解调课程设计
msk调制解调课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解MSK调制解调的基本概念,掌握其原理和数学表达式。
2. 学生能描述MSK调制解调在通信系统中的应用及其优势。
3. 学生能够解释MSK调制解调过程中相关参数对通信性能的影响。
技能目标:1. 学生能够运用MSK调制解调的相关知识,完成简单的通信系统模拟。
2. 学生能够使用相关软件工具对MSK调制解调进行仿真,分析其性能。
3. 学生能够通过实际操作,搭建简单的MSK调制解调实验系统,提高实践能力。
情感态度价值观目标:1. 学生通过学习MSK调制解调,培养对通信工程学科的兴趣和热情。
2. 学生在学习过程中,养成独立思考、合作学习、探究问题的良好习惯。
3. 学生能够认识到MSK调制解调在现代通信技术中的重要性,增强国家科技创新责任感。
课程性质分析:本课程属于通信工程学科,以MSK调制解调技术为核心,结合理论知识与实践操作,培养学生的通信技术素养。
学生特点分析:学生处于高年级阶段,具有一定的通信原理基础,具备一定的分析和解决问题的能力。
教学要求:结合课程性质、学生特点,将课程目标分解为具体的学习成果,注重理论与实践相结合,提高学生的知识应用能力和创新能力。
在教学过程中,关注学生的个体差异,因材施教,使学生在掌握MSK调制解调技术的基础上,形成良好的情感态度价值观。
二、教学内容1. 理论知识:- 通信系统概述:复习通信系统的基本概念、模型及性能指标。
- MSK调制原理:介绍MSK调制的基本原理、数学表达式及其与FSK、QPSK 的联系与区别。
- MSK解调原理:讲解MSK解调的方法、误码性能分析及其在通信系统中的应用。
2. 实践操作:- 通信系统模拟:利用软件工具(如MATLAB)进行MSK调制解调的模拟,分析其性能。
- 实验系统搭建:搭建简单的MSK调制解调实验系统,观察实际通信过程中MSK调制解调的效果。
3. 教学大纲:- 第一周:通信系统概述,MSK调制原理学习。
基于FPGA的MSK调制器设计与实现
第2 0卷 第 6期 Vo. 0 12 Nhomakorabeao6 .
电子设计 工程
El cr n c De in En i e r g e to i sg gn e i n
21 0 2年 3月
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基于 F G 的 MS 调制 器设计 与实现 P A K
谢丽 君 。 立志 。 谭
了各模 块的具体 设计 , 并给 出了其在 Q ats 环境 下的仿真结果。结果表 明, ur l uI 基于 F G P A的 M K调 制器 , S 设计 简单 ,
便 于修 改和 调 试 。 能 稳 定 。 性
关键词 : S F G M K; P A;差分 编 码 器 ; 控 振 荡 器 数 中 图分 类号 : P 9 T 2 文 献标 识 码 : A 文 章 编 号 :1 7 — 2 6 2 1 ) 6 o l — 3 6 4 6 3 10 20 - o 6 0
s o e MS mo u ao a e n F G smp ei e i n c n e in d f r e u , d i o ea e tb e h wst K d ltrb s d o P A,i l d sg , o v n e t omo i o b g a p rt ss l. h n t y d n t a Ke r s y wo d :MS K;F GA;d f r nile c d n ;NC P i ee t n o i g a O
基于FPGA的MSK调制解调器设计与实现
基于FPGA的MSK调制解调器设计与实现近年来,随着通信技术的快速发展,基于FPGA(现场可编程门阵列)的数字通信系统在实际应用中越来越受到关注。
其中,MSK (Minimum Shift Keying)调制解调器作为一种常用的数字调制解调技术,在无线通信和卫星通信等领域具有广泛的应用。
本文将重点介绍基于FPGA的MSK调制解调器的设计与实现。
一、引言MSK调制解调器作为一种相干调制解调技术,在低功耗、频谱利用率高等方面具有优异的性能,并且对于多径衰落通道的抗干扰能力也较强。
因此,设计一种高效可靠的基于FPGA的MSK调制解调器对于实现可靠的数字通信至关重要。
二、MSK调制原理MSK调制是一种相位连续调制技术,在每个码元期间保持相位幅度不变。
具体而言,MSK调制将数字信息通过一系列正弦波的连续相位变化来表示,相位的变化取决于数字信号的变化情况。
在MSK解调过程中,通过对接收信号进行相位判决和差分运算,恢复出数字信息。
三、FPGA的优势FPGA作为一种可编程器件,具有灵活性高、处理速度快、资源利用率高等优点。
在MSK调制解调器的设计中,使用FPGA可以实现各种调制解调算法的快速实现和实时性能的提升。
四、MSK调制解调器的设计与实现1. 系统架构设计设计基于FPGA的MSK调制解调器时,需要根据其功能需求和资源限制进行系统架构的设计。
主要包括调制模块、解调模块、时钟恢复模块、信道估计和均衡模块等。
2. 调制模块设计在调制模块中,需要根据MSK调制原理,通过对输入数字信息进行相位调制,生成调制信号。
这一过程可以通过差分编码和相位累积实现。
3. 解调模块设计解调模块主要是对接收信号进行相位判决和差分运算,恢复出原始的数字信息。
可以通过追踪移相锁相环(PLL)来提取载波相位,进而实现解调功能。
4. 其他功能模块设计时钟恢复模块主要用于恢复接收信号的时钟信息,保证解调的准确性。
信道估计和均衡模块可以通过最小均方差(MMSE)等算法来实现。
MSK数字差分解调算法的改进及FPGA实现
偏越不敏感。
图1采样点数对误码率性能的影响性能与各种叠加方法得到的性能进行比较。
图2不同叠加点性能比较
从图中可以看出,当把所有16个采样点计算的Y(t)值进行叠加后再判决,得到的性能是最差的,而且远低于最佳的单点判决性能
所有采样点中后一半的采样点计算的Y(t)值进行叠加的性能与最佳的单点判决性能差不多;随着所叠加的采样点的位置后移,误码率性能逐渐提高,图中将每个码元周期内最后5个采样点叠加后取得最好
,而后,随着叠加点数的减少性能有所下降,但不明显,如图中叠加的采样点取14至16时,性能就比叠加第12至16个时有所下因此,叠加判决时要选取适当的采样点进行叠加才能有效提高信号的解调性能。
本文根据仿真结果认为,在一个码元周期内选取最后几个采样点进行叠加判决能得到较好的误码率性能和较小的。
MSK差分解调的FPGA实现
本文最后利用FPGA芯片实现了优化后的MSK差分解调算法
作者简介:周明星,南京熊猫汉达科技有限公司通信技术研究所,工程师俞春华,南京熊猫汉达科技有限公司通信技术研究所,高级工程师。
分解调算法更容易在FPGA里实现,并且性能良好。
图3FPGA差分解调结果与输入数据的比较
4结论
本文通过对MSK信号的数字差分解调算法的仿真,讨论了该算法中采样点数和判决方法对误码率性能的影响通过仿真发现误码率选取适当的部分采样点进行叠加能有效提高解调性。
but at the
answer”.。
基于FPGA的GMSK调制解调器的研究与实现
1、题目基于FPGA的GMSK调制/解调器的研究与实现本论文的目的、意义:扩频通信技术是当今信息社会最为先进的无线电通信技术之一,而且,其技术在无线光通信领域有着非常广泛的应用。
由于扩频技术具有抗干扰能力强,扰截获,抗多径、多址能力强,保密性好及测距精度高等一系列优点,因而越来越受到人们的重视。
随着大规模和超大规模集成电路技术、微电子技术、数字信号处理技术的迅猛发展,以及一些新型器件的出现,使得扩频技术在无线局域网、皮网、2G、3G移动通信、卫星全球定位,军用通信,航天通信和深空探测等诸多领域都得到了较为广泛的应用。
扩频通信系统涉及到多种关键技术,扩频收、发信机的构成原理相,多种伪随机编码技术,扩频信号的解扩与解调原理,扩频通信系统的同步捕获和同步跟踪技术。
“基于FPGA的GMSK调制/解调器的研究与实现”是扩频通信技术中的一项关键技术,它不仅采用Matlab算法来研究理论和性能,而且通过Verilog HDL硬件语言描述算法,进而在FPGA芯片上实现功能。
学生应完成的任务:首先查阅相关的资料,了解“基于FPGA的GMSK调制/解调器的研究与实现”的原理、结构、组成,进而学习相关知识,了解电路原理,并了解误差产生变化的原因。
在完成以上工作的基础之上,再学习FPGA的相关知识,了解FPGA 的原理、工作过程、特色优点和实现方法。
接着需要学习Verilog HDL语言的开发技术的相关知识,了解其配合过程,语言特定、模块组成部分的作用以及相关参数的调节方法,重点是模块理论分析和编程思路。
在完成以上理论学习的基础上,还要开始着手EDA工具的学习,通过学习了解电子设计自动化的理念及其优势,主要是理解电路设计的思路和方法。
在设计完电路之后还要完成相关PCB电路板的制作,并要手工焊接所有的元器件和完成相关的测试、软件和硬件调试任务,以达到较好的控制效果。
3、论文各部分内容及时间分配:(共 15 周)第一部分调研课题的目的、意义和背景,学习相关基础知识。
MSK数字调制解调及其实现技术研究
电子科技大学硕士学位论文MSK数字调制解调及其实现技术研究姓名:唐良伟申请学位级别:硕士专业:信号与信息处理指导教师:蔡竟业20070101第四章肼SK的数字化调制、解调、同步方法频率为16MHz,NCO的具体FPGA设置将在下一章阐述。
由于本设计的解调采用的是基带差分算法,故省去了载波相位补偿,且经试验测试在大信号条件下中心频偏为5KHz时,解调器输出无误码,故也省去了载波频偏估计,因此,整个中频预处理未采用载波恢复,其NCO为一个定点NCO。
这在第六章的试验测试中会讲到,在基带解调电路设计部分会给出理论推导过程。
4.2.1.30IC滤波器的设计正交解调所得基带信号数据率仍为,J,为了降低数据率,必须对解调后Z/Q两路信号进行抽取。
依据方案设计,抽取滤波主要由CIC滤波器完成(关于CIC滤波器的特性,在本文的第二章已有详细介绍,这里不再赘述),我们利用4级CIC滤波器完成图2—7所示结构的32倍抽取,得到抽取后的低数据率信号。
CIC滤波器的幅度和相位频率响应㈤114]如图4—6所示。
信号中频带宽为75KHz,则基带带宽为37.5KHz,由b一五/(丘/D)可得b.(o.75×o.05)1(16/32)a0.075,当级联级数为4时据式(2--30)可得在频率^处的衰减可达Ⅳ・4一-N・2019b一90dB,主瓣电平与第一旁瓣电平的差值为『Nxl3.461—53.84(dB),所以设计的32倍抽取率和4级级联抽取滤波器减小了混叠影响,并增大了阻带衰减。
该CIC滤波器具体FPGA设计将在下一章阐述。
图4—6ClC滤波器频率响应4.2.1.4FIR滤波器的设计由于CIC滤波器主瓣宽度为500KHz,且通带不平坦,而MSK信号99%能量集电子科技大学硕士学位论文中在频带宽度约为1.2/Tb,即60KHz内,所以后级还用等波纹法设计了14阶的FIR低通滤波,对波形进行整形,并滤掉60KHz以外的噪声,提高信噪比。
基于FPGA的MFSK调制电路设计与仿真
目录摘要 (I)Abstract (II)1引言 (1)2.多进制数字调制原理 (2)2.1 FSK调制解调的基本原理 (2)2.2 MFSK简介 (4)2.3多进制数字频率调制的原理 (5)2.4多进制数字频率解调的原理 (5)2.5 MFSK 调制解调原理 (6)3.MFSK调制电路的FPGA实现 (8)3.1基于FPGA的MFSK调制电路 (8)3.2 MFSK调制电路VHDL程序 (8)3.3 仿真结果及分析 (10)4 心得体会 (12)参考文献 (13)摘要MFSK ---多进制数字频率调制,简称多频制,是2FSK方式的推广。
它是用不同的载波频率代表各种数字信息。
在数字通信系统中,数字调制与解调技术占有非常重要的地位。
随着FPGA 技术的发展,数字通信技术与FPGA的结合体现了现代数字通信系统发展的一个趋势。
文中介绍了MFSK 调制解调的原理, 并基于VHDL 实现了MFSK 调制解调电路设计,仿真结果表明设计方案是可行的。
关键词:MFSK;VHDL;调制;解调AbstractMFSK --- Multi-band digital frequency modulation, referred to as multi-frequency system is the way 2FSK promotion. It is representative of a different variety of digital information carrier frequency. In digital communication system, the digital modulation and demodulation plays an important role with the development of FPGA technology, the combination of digital communication technology with FPGA is an inevitable trend. This paper gives the principle of MFSK modulation and demodulation.Key words:MFSK;VHDL; modulation; demodulation1.引言FPGA(Field Programmable Gate Array)现场可编程逻辑门阵列,它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。
基于FPGA的MPSK调制解调器设计毕业设计
硬件描述语言及EDA设计项目名称:基于FPGA的调制器的设计基于FPGA的调制器的设计1.绪论作为数字通信技术中重要组成部分的调制解调技术一直是通信领域的热点课题。
随着当代通信的飞速发展,通信体制的变化也日新月异,新的数字调制方式不断涌现并且得到实际应用。
目前的模拟调制方式有很多种,主要有AM、FM、SSB、DSB、CW等,而数字调制方式的种类更加繁多,如ASK、FSK、MSK、GMSK、PSK、DPSK、 QPSK、QAM等。
在众多调制方式中,MPSK信号由于抗干扰能力强而得到了广泛的应用,具有较高的频谱利用率和较好的误码性能,并且实现复杂度小,解调理论成熟,广泛应用于数字微波、卫星数字通信系统、有线电视的上行传输、宽带接入与移动通信等领域中,并已成为新一代无线接入网物理层和B3G 通信中使用的基本调制方式。
现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)是20世纪90年代发展起来的大规模可编程逻辑器件,随着电子设计自动化(ElectronDesign Automation EDA)技术和微电子技术的进步,FPGA的时钟延迟可达到ns级,结合其并行工作方式,在超高速、实时测控方面都有着非常广阔的应用前景。
FPGA具有高集成度、高可靠性等特点,在电子产品设计中也将得到广泛的应用。
FPGA器件的另一特点是可用硬件描述语言VHDL对其进行灵活编程,可利用FPGA厂商提供的软件仿真硬件的功能,使硬件设计如同软件设计一样灵活方便,缩短了系统研发周期。
基于上述优点,用FPGA实现调制解调电路,不仅降低了产品成本,减小了设备体积,满足了系统的需要,而且比专用芯片具有更大的灵活性和可控性。
在资源允许下,还可以实现多路调制。
MPSK是目前应用非常广泛的调制解调技术,目前MPSK调制的实现主要是利用数字电路和专用芯片来完成,通常利用可编程数字电路对基带信号进行码元变换,成形滤波等处理后得到同相分量和正交分量,然后将两路信号分量经过数模转换获得模拟信号送入一个正交相乘器与中频载波调制得到中频MPSK调制信号。
完整基于FPGA和CMX589A的GMSK调制器设计与实现
电子信息工程系课程设计课程名称:基于matlab通信系统课程设计题目名称:基于matlab对信号的调制与解调的仿真学生姓名:罗弢学号: 2630840215 系(分院):电子信息工程专业:通信技术指导教师:胡曼青2009年 5月制课程设计任务书1 课程名称2 课程性质3 适用年级级4 适用专业专业5 设计项目6 指导老师(职称)7 设计目的8 设计要求9 课程设计的进度安排10 参考书目任务书下达时间2009年4月15日课程设计主要阶段进度表(仅供参考,内容手写)序号主要阶段、内容时间(天)备注1 复习《信号与系统》及《通信原理》102 学习MATLAB的基本操作203 学习simulink构建系统仿真154 学习用MATLAB语言编写简单程序105 确定实验报告题目,收集相关资料106 用matlab做你仿真,得到仿真结果。
157 写实验报告10指导教师:胡曼青时间:2009.5课程设计教学检查记录表课程设计名称设计周数检查日期课程设计指导教师进行方式:集中□分散□.地点检查结果检查项目好一般不理想差课程设计选题适当程度学生数与指导教师数配比(15名学生/教师好;>=20名/教师一般;>=30名学生/教师不理想;>40名学生/教师差)指导教师到位情况学生课程设计完成进度及质量对学生课程设计日常管理(出勤考核)措施及执行情况综合意见:检查人摘要 (6)第一章引言 (7)第二章 GMSK调制的基本原理 (9)2.1 gmsk信号产生gmsk调制原理 (9)2.2 gmsk在双模中的实现愿望 (9)2.3 gmsk算法描述 (12)第三章 matlab仿真实现流程 (13)第四章 matlab仿真结果及验证 (14)第五章系统硬件设计 (15)5.1 高斯滤波器模块设计 (16)5.2 调制指数为0.5的fm发射机设计 (16)5.3 单击片控制器设计 (17)第六章系统软件设计 (18)6.1 单击片软件设计 (18)6.2 调制器系统实现 (18)第七章系统软件仿真及测试 (21)7.1 软件仿真 (21)7.2 系统测试与分析 (21)第八章 gmsk调制的fpga实现 (22)8.1 传统实现方法 (22)8.2 全数字实现方法 (23)第九章性能分析 (25)第十章结语 (26)第十一章参考文献 (27)致谢 (28)GMSK(高斯最小移频键控)信号优良的频谱特性在跳频通信中有广阔的应用前景。
MSK调制实验报告
实验六、MSK调制实验
一、实验目的
1、掌握MSK调制的基本工作原理;
2、掌握MSK正交调制的基本工作原理与实现过程;
二、实验仪器
1、ZH7005B通信原理综合实验系统1台
2、20MHz双踪示波器1台
三、实验原理
1、数字信号传输的工作方式和基本工作过程
2、MSK的基本工作原理
3、正交调制与基带信号的表示方式
4、软件无线电的基本概念
四、实验步骤及结果分析
1、将ZH7005B平台所有的短路器都设置为1-2连接
2、将ZH7005B平台设置为“MSK模式”
3、检查DSP是否正常工作:测量TP413的波形,如果有脉冲波形,说明DSP已经
正常工作;如果没有脉冲波形,则DSP没有正常工作,需按照面板上的复位键
重新对硬件进行初始化。
4、在菜单中选择不同的输入码型:
全0码
0\1码
特殊序列码5、观察TP803、TP804两测量点的x-y波形。
全0码
0\1码
特殊码序列
五、实验总结
1、MSK正交调制方式和传统的MSK调制方式有什么区别,有什么特点?
2、MSK调制与OQPSK调制进行比较
3、画出各个测量点的波形
见相应步骤的截图。
4、在PSK调制方式中,全0、全1码不能在系统中传输,在MSK方式中什么码字
不能进行传输?。
基于FPGA的BPSK调制解调器设计与实现
基于FPGA的BPSK调制解调器设计与实现随着通信技术的不断发展,调制解调器在无线通信系统中扮演着重要角色。
本文将探讨基于FPGA的二进制相移键控(BPSK)调制解调器的设计与实现。
BPSK调制技术是一种数字调制技术,常用于低速率无线通信系统,在诸多应用中被广泛采用。
一、调制解调器设计原理1. BPSK调制原理BPSK调制是一种基于相移调制的调制技术,其原理是将数字比特流与载波信号相位相互关联。
对于二进制输入信号,0表示正相位,1表示负相位。
因此,BPSK调制技术将数字信号转换为载波信号的相位,实现信号的调制。
2. BPSK解调原理BPSK解调过程是调制的逆过程。
通过比较解调器接收到的信号相位与参考相位,可以恢复出原始的数字信号。
解调原理可以通过相位差检测、锁相环等技术实现。
二、FPGA在BPSK调制解调器中的应用FPGA是一种可编程逻辑器件,具有并行处理能力和灵活的硬件资源配置。
在BPSK调制解调器设计中,FPGA可以承担信号处理、调制解调等任务,提高系统性能和灵活性。
1. FPGA的优势FPGA具有高度的并行性和灵活性,可以快速实现信号处理算法。
通过灵活配置硬件资源,可以满足不同调制解调算法的需求。
此外,FPGA还具有低功耗、低延迟和容错性强等优势。
2. FPGA的设计流程FPGA的设计流程包括系统建模、算法设计、逻辑设计、综合与布局布线、仿真验证等步骤。
在BPSK调制解调器设计中,首先需要将系统和算法进行建模,然后通过逻辑设计实现相应硬件电路,最后进行综合布局布线和仿真验证。
三、基于FPGA的BPSK调制解调器设计实现步骤1. 系统建模与算法设计根据BPSK调制解调器的原理,将系统进行建模,并设计相应的算法来实现调制和解调过程。
这一步骤需要考虑信号的采样率、滤波器设计、相位恢复等关键问题。
2. 逻辑设计与实现将系统建模和算法设计转化为相应的硬件电路。
利用FPGA的硬件资源进行逻辑设计,并将信号处理算法转化为硬件描述语言(如VHDL或Verilog)进行实现。
基于FPGA 的MSK 调制解调器设计与应用00215541
基于FPGA 的MSK 调制解调器设计与应用最高的质量最低的成本——节省70%PCB返修成本查看最近90天中添加的最新产品最新电子元器件资料免费下载派睿电子TI有奖问答- 送3D汽车鼠标IR推出采用焊前金属的汽车级绝缘栅双极晶体管全球电子连接器生产商—samtec最新断路器保护套摘要:提出了一种基于FPGA的数字MSK 调制解调器设计方法,应用VHDL 语言进行了模块设计和时序仿真。
硬件部分在Altera公司EP2C15AF256C8N FPGA上实现。
结果表明,数字MSK调制解调器具有相位连续,频带利用率高的优点。
数字调制解调器在点对点的数据传输中得到了广泛的应用。
通常的二进制数字调制解调器是建立在模拟载波上的,在电路实现时需要模拟信号源,这会给全数字应用场合带来不方便。
本文分析了MSK(最小频移键控)数字调制信号特征,提出一种全数字固定数据速率MSK调制解调器的设计方法,应用VHDL 语言进行了模块设计和时序仿真。
硬件部分在Altera公司EP2C15AF256C8N FPGA 上实现了MSK 数字调制解调器,并在常州市科技攻关项目:粮库储粮安全网络智能监测系统的嵌入式测控部分应用。
实测表明,数字MSK 调制解调器具有包络恒定,相位连续,频带利用率高的优点。
并且在FPGA 上实现时设计效率高,可与其他模块共用片上资源,对于全数字系统中的短距离数据通信是较好的解决方案。
1 数字MSK 调制的载波频率与相位常数最小频移键控MSK ( Minimum Frequency Shift Keying ) 是二进制连续相位FSK 的一种特殊形式。
有时也称为快速频移键控(FFSK)。
MSK 调制方式能以最小的调制指数(0.5)获得正交信号,同时MSK 比2PSK 的数据传输速率高,且在带外的频谱分量要比2PSK 衰减更快。
MSK 调制必须同时满足调制指数0.5 和相位连续条件,由MSK 信号表示可知,为了使调制指数为0.5,MSK 信号的两个频率应分别为:对于固定数据速率的数字MSK 调制,应用上式可以计算出对应“0”、“1”信号的载波频率。
基于FPGA的数字化MSK载波同步设计与实现
基于FPGA的数字化MSK载波同步设计与实现刘华;王永斌;付天晖【摘要】MSK相干解调需要利用锁相环电路产生一个同频同相的信号,但采用模拟器件或集成芯片设计的锁相环电路存在体积大、使用灵活性不够等问题.因此,基于FPGA硬件平台,采用模块化的设计思路,对锁相环电路进行数字化设计,并采用平方环提取了用于解调MSK信号的相干载波.通过Modelsim软件对同步解调过程进行仿真,结果证明设计的数字化锁相方法对MSK载波频率的锁定效果良好.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2018(051)010【总页数】5页(P2506-2510)【关键词】MSK载波同步;FPGA;平方环;Modelsim【作者】刘华;王永斌;付天晖【作者单位】海军工程大学电子工程学院,湖北武汉430000;海军工程大学电子工程学院,湖北武汉430000;海军工程大学电子工程学院,湖北武汉430000【正文语种】中文【中图分类】TN919.3+40 引言针对甚低频(VLF)通信过程中报文速率低、频带窄、噪声干扰大等问题,通常采用包络恒定、相位连续、带外衰减小、能量集中的MSK调制。
而MSK调制的解调多采用相干解调,需要在接收端生成一个相干信号。
相干信号一般可通过锁相环产生。
目前,大多数锁相环采用分立元件和专用集成芯片构建。
然而,分立元件会导致设备体积增大,专用集成芯片使用过程中灵活度不足,不能够根据输入与输出需求进行编程调整,造成使用不方便[1]。
随着FPGA的不断发展,FPGA在数据处理方面的能力急速提高,且具有可编程的特点,通过修改设计参数编程,可以按照需求控制性能。
本文基于FPGA平台,采用Verilog语言和模块化的设计思想,对锁相环进行数字化设计,完成了对MSK信号的载波同步解调。
1 方案选择针对不同调制方式和信号的特点,必须采用不同形式的锁相环来提取同频同相信号。
对本文的MSK调制进行变换,观察功率谱可以发现,功率谱中并不存在离散的频率分量,因而锁相环不能对MSK信号进行锁定[2]。
基于FPGA_DDS技术的MSK信号调制与解调
技术创新《微计算机信息》(嵌入式与SOC)2009年第25卷第10-2期360元/年邮局订阅号:82-946《现场总线技术应用200例》PLD CPLD FPGA 应用基于FPGA/DDS 技术的MSK 信号调制与解调Modulation and demodulation of MSK signals based on FPGA/DDS Technology(北京邮电大学)贾志强郭莉陈文志JIA Zhi-qiang GUO Li CHEN Wen-zhi摘要:本文实现了一种采用直接数字合成DDS (Direct Digital Synthesis)技术和延时相干解调技术的MSK(Minimum Shift Key -ing)信号的调制与解调方法,与传统采用直接提取载波进行相干解调的方法相比较,避免了载波提取困难的问题。
本文给出了基于现场可编程门阵列FPGA(Field Programmable Gate Array )和DDS 技术的MSK 信号调制与解调的详细的软硬件设计框图,并采用FPGA 以及专用DDS 芯片AD9851实现了整个调制与解调系统。
实验结果表明本设计配置灵活、实现简洁,具有很好的实用价值。
关键词:MSK 调制与解调;DDS 原理;FPGA 中图分类号:TN 76文献标识码:BAbstract:This paper implemented the method which was based on DDS (Direct Digital Synthesis)technology and delayed coherent demodulation technology to modulate and demodulate MSK (Minimum Shift Keying)pared with traditional carrier extract -ing method,this method avoided the problems carried out by the carrier extracting method.This design built a system model,and gave detailed hardware and software implementation of the modulation and demodulation of MSK signals.The system used FPGA as well as special-purpose DDS chip AD9851to realize the modulation and the demodulation system.The test results indicated that this design is easy to configure and realize,has practical use value.Key words:Modulation and Demodulation of MSK Signal;DDS;FPGA文章编号:1008-0570(2009)10-2-0156-031引言MSK 调制方式具有频带利用率高,带外辐射较小等优点,因此广泛应用于数字通信系统中。
MSK调制及解调实验报告
MSK调制及解调实验报告一、实验MSK调制及工作过程1、MSK调制原理MSK称为最小移频键控,是移频键控(FSK)的一种改进型。
这里“最小”指的是能以最小的调制指数(即0.5)获得正交信号,它能比PSK传送更高的比特速率、输入数据NRZ,然后通过CPLD电路实现差分编码及串并转换,得到L、C两路数据。
波形选择地址生成器是根据接受到的数据(1或C。
)输出波形选择的地址。
EEPROM(各种波形数据存储在其中)根据CPLD输出的地址来输出相应的数据,然后通过D/A转换器得到我们需要的基带波形,最后通过乘法器调制,运放求和就得到了我们需要的MSK调制信号。
2、MSK解调原理MSK信号的解调与FSK信号相似,可以采用相干解调,也可以采用非相干解调方式本实验模块中采用一种相干解调的方式。
在MSK调制中,成形信号取出原理为:由于成形信号只有两种波形选择,因此当前数据取出成形信号口与它的前一位数据有关、如果当前数据与前一信数据相同,输出的成形信号就相反如果前一数据对应波形1,那么当前数据对应波形2):如果当前数据与前一位数据相反,输出的成形信号就相同(如果前一数据对应波形1,那么当前数据仍对应波形将得到的MSK调制信号正交解调,通过低通滤波器得到基带成形信号,并对由此得到的基带信号的波形进行电平比较得到数据,再将此数据经过CPLD的数字处理,就可解调得到NRZ码、在实际系统中,相干载波是通过载波同步获取的,相干载波的频率和相位只有和调制端载波相同时、才能完成相干解调。
由于载波同步不是本实验的研究内容,因此在本模块中的相干载波是直接从调制端引入、因此解调器中的载波与调制器中的载波同频同相。
载波同步的实验可在本实验箱的CDMA系统中实现。
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武汉 4 0 3 )2 海 军 9 2 9部 队 3 0 3 (. 16 湛江 54 8 ) 2 0 8 ( _ 军 工 程 大学 电 子工 程 学 院 1海
摘
要
为了研究 MS K的调制器的数字实现方 法, 深入研究 了基 于 C ORD C算法的 NC I O实现技 术; 建立了 MS 的数字 化实现方案 K
() 8
优 序 列 为 最 长 线性 移
位寄存 器序列 的简称 , 由 是
, ●K●●一 ● ●一● 。 Ⅱ 、 ●r ●● Ⅱ ● K ● ● ●K ● 岛 一 ● ● ● ● l
其 中, 由迭代次数 i 定 , i K 决 当 确定 时 K 就是 一个 常数 。 当迭代次数足够多时 , 一1 1 ≈1 6 7 K / +2 .4 。 设计一个 1 9级流水 线结构 的 NC O模 块 w v— ee— ae g n r
设计一个 1 6位的二 进制计数 器 cu tr 1 b 输 入为 o ne一 6 ,
时钟 c , 出为 q 1 0 。计数 器的输 出的第 位实现对 l输 k [ 5: 1 输入时钟信号的 2 分 频。分频模 块为码 元产生 模块 、 串
并转换模块 、 O模块提供工作时钟 。 NC 3 1 2 基 带信号产生模块设计 ..
I 两 信 码 首 经 c( 、( 加 ,后 、 路 号 元 先 过。羞)i署)权然 Q s s n
再 进 行 频 谱 搬 移
* 收稿 日期 :0 1年 9月 9日, 21 修回 日期:0 1 1 2 1 年 O月 2 1日
作者简介 : 江海 , , 男 硕士研究生 , 研究方向 : 理论 与技术 。蒋字 中, , 通信 男 教授 , 博士生 导师 , 研究方 向: 通信 信号处理 。徐双全 , , 男
1 引 言
最小频移键控 ( K) MS 具有恒包络特性 , 并且相位连续 , 能够去除 干扰对信 号幅度的影响 , 具有较 高的抗干扰 性能 ,
a 一 一 1时 , 一 一 1 ( ) l与 - / 4 。f 厂 2的频 差 为 1 / ( ) 0 信号和 ‘ ’ 2 。‘ ’ 1 信号在一个码元 时 间内相位差 为 。 调制指数 h f / 一O 5 =z_ l 厂 .。 为第 k个码元 的初始 相位 , 它在一个码元 宽度 内是不 变的 。徘 的选择 应保 持 已调信 号在码元转换 时刻相位 连续 , 其约束条件为
MS K是 一 种 恒 包 络 、 续 相 位 的 调 频 信 号 , 号 没 有 连 信
S s £ 一 Ic s M K() k o (
) O ( £ +Q i( C S ) sn
£
) i 缺£ , sn( )
() 3
( 一 1 是 )
相位 突变 , 因此能够 有效地 减小 带外 功率辐 射 。在 一个码
言进行 了模块设计 。分析 了 C R C算法 的基本 原理 , O DI 用 该算法设计并实现 了 N O模块 , C 采用 正交 调制方法产生 了
MS K调制信号 , 并在 F G 中实 现了 MS PA K调制 。
令 I css :acs s om , o so ̄ &,
2 MS 信 号特 点 K
五a , t 输人为 e
_
1 多级移 位 寄存 器 通 过 线性
) 反馈 产 生 的 最 长 码 序 列 。 其产生的框图如图 2 所示 。
图 2 m 序 列 原 理框 图
c 、ee、 aai、 e 、l_ nbe输 出为 d t l rstd t n f qck ea l, k _ r aa — 在二进制移位寄存器中 , 若 为寄存 器级数 , 级移位 一 + ou I d t u Q。c t 、 aa o t l 输入时 钟信号 , 定输 出信号 的 k为 决 蕾 寄存器共有 2 个状态 , 除去全零状态外 , 剩 2 个状态 。 还 采样率 ;rq为频率控制字 , 定输 出信号 的频率 ;l— n- f e 决 c ea k 因此 , 能产生的最 大长度码序列 为 2一12。设 计一个 4阶 ” [ ] be l为时钟使能信号 , 制时钟信 号的输入 ;ee 为复位 引 控 rst m序列发生器 m_ eun e其生成 多项 式为 ,( ) sq ec , z 一 + 脚 。对于一个 N O模 块 , C 假设 输入 输 出 时钟频 率分 别 为 +1 生成 的随机序列的周期 为 1 , , 5 一个 周期 的码 元序列 为 ^ 和 , 频率控制字 为 3 位 , , 2 则有
{ a a1 , 任 整 。 、 lk k 意 数 e- 为 ( :
l Ⅱ, “ - -ak 1 f
SK)c ca )()c is s M( o os c 一 sa i ) St s s o £ O n 爰)( 一 ̄( s ( n
一 c s cs o ̄ o( ( - 1 k ) 是 ) S O f 一 a cs s 7 s o c (J ) c so ̄ i n r t) i n( 龇 , ) () 2
总第 2 3 1 期 21 0 2年第 3 期
舰 船 电 子 工 程
S i e t o i g n e ig h p El c r n c En i e rn
Vo. 2No 3 13 .
5 3
基 于 F G 的 MS 调 制 器 设 计 与 实 现 P A K
江 海 蒋 宇 中 徐 双 全 温 祖旭
p o etmo e o K wa sa l h d f rwhc h e s it f h r jc sd tr n da dt ep r mee so l p rs ftemo e r jc dl f MS set bi e ,at iht efa i l yo ep o etwa ee mie n a a t r f l a t d l s e bi t h a o h
原 理 框 图如 图 1 示 。 所 输入二进制码 元 a 过 差分 编码调 制后 得到 b一a 经
刻, 相位连续无跳变 ; 以载波相位 为基 准的信号相位 在一个 码元周期 内准确 的变化 - , 2】 ki _ 。MS f ] K信号 的数 学表达式
为
s() c s ot = O Q  ̄+
pe e aint c niu fNCO a e o dn t tto gtlCo utr( lm ntto e h q eo b s donCo r ia eRo ain Dii mp e CORDI a C) ag ihm n d t i lort i eal .The h ii 1r aiain n t e dgt e l to a z
一
传输相 同的信 息量 占用 的带 宽 比 B S QP K 窄 , P K、 S 具有更 高 的传输效率 , 在数字通信系统 中有着广 泛的应用 。因此 ,
研 究 MS 的 F G 实 现 有 十 分 重 要 的 意义 。 K P A 在 分 析 MS K信 号 的 特 点 的 基 础 上 , 出 了一 种 基 于 提 F GA 的 MS 数 字 调 制 器 设 计 方 法 , 用 Vei gHDL语 P K 应 ro l
硕 士研究生 , 研究方 向: 短波通信理论与技术 。温祖 旭, 硕士 , 男, 工程师 , 研究方 向: 通信理论与技术。
5 4
江
海等 : 基于 F G P A的 MS K调制器设计与实现
总第 2 3期 1
其中 , 是第 i 旋转 后产 生 的增 K 次 益, 化简 后可 知 : 一1 、 K / 干 。
J ANG a I H i J ANG z o g I Yu h n XU h a g u n Sunqa W EN x 。 Zu u
( . l g fElcr ncEn i e ig,Na a ft e pe’ Ab r to myU nv riyo 1 Col eo e to i gne rn e v l heP o l SI ea in Ar ie st fEngn e ig,W u a 4 0 3 ) o ie rn hn 3 0 3
厶 』
f + ) k < f三( , T, 二三 + 1 )
。
() 1
④
, 再经 过串并变换后 变成 两路信 号且 时间上相差 。
式 () 1 中 一2 为载 波 角频 率 , 为 一个 码 元周 期 , n a
为输 入 码 元 ,k ± 1 当 a 一 1时 , l a一 。 k f 一 + 1 ( ) 当 /4 ;
( . . 1 6 o p f v ,Z aj n 5 4 8 ) 2 No 9 2 9Tro so y h ni g 20 8 Na a
Ab t a t I r rt t d h i ia mp e n a i n m e h d o i i u S itKe i s r c n o de o s u y t e d g t l i l me t to t o fM n m m h f yng( S )mo ult r h s p p rd s us e h m— M K d a o ,t i a e ic s st e i
MS K;C DI NC OR C; O;F GA P
模型 ; 确定 了方案的可行 性并给出了系统各模块 的参数 ; 使用 Vei gHDI语 言采用正交调制方法在 F G ro l P A上实现 了 MS K数字化调制。