正交幅度调制解调器的FPGA设计

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基于FPGA的QPSK OFDM调制解调器设计与实现

基于FPGA的QPSK OFDM调制解调器设计与实现OFDM（正交频分多路复用）是一种高效的调制解调技术，常用于无线通信系统中。

本文将介绍基于FPGA的QPSK（四相移键控）OFDM调制解调器的设计与实现。

一、引言OFDM技术在无线通信领域有着广泛的应用，其通过将高速数据流分成多个低速子载波进行传输，有效提高了系统的传输效率和频谱利用率。

而QPSK调制方式在OFDM系统中常被使用，能够传输两个比特的信息。

二、系统设计1. 系统框架基于FPGA的QPSK OFDM调制解调器主要包括信号生成、调制、多载波复用、通道传输、接收、解调等模块。

其中，信号生成模块负责产生待发送的信息信号；调制模块将信息信号进行QPSK调制；多载波复用模块将调制后的信号进行串行-并行转换；通道传输模块将并行数据通过多个子载波进行传输；接收模块接收并处理接收到的信号；解调模块将接收到的信号进行QPSK解调，得到原始信息信号。

2. 信号生成在信号生成模块中，我们可以使用伪随机序列发生器生成随机的数字信号作为待发送的信息源。

这里我们选择使用16位的二进制数字信号。

3. QPSK调制QPSK调制模块将二进制信号映射到复平面上的四个相位，即正弦信号与余弦信号共同构成的星座图。

通过将两个比特的输入分别映射到正弦信号与余弦信号的相位上，得到QPSK调制信号。

4. 多载波复用多载波复用模块将QPSK调制信号进行串行-并行转换，将多个并行的调制信号通过并行数据总线发送到通道传输模块。

5. 通道传输通道传输模块将并行的调制信号通过多个子载波进行传输。

在传输过程中，可能会出现信道衰落、噪声等问题，需要引入信道估计和均衡技术进行处理。

6. 接收与解调接收模块接收到经过信道传输后的信号，并进行信道估计和均衡处理，将接收到的信号进行QPSK解调，得到原始的二进制信息。

三、系统实现本文使用基于FPGA的开发板进行系统的实现。

通过使用硬件描述语言进行电路的设计，将各个模块进行逻辑连接，实现QPSK OFDM 调制解调器的功能。

基于FPGA与Matlab的数字正交解调器的设计

基于FPGA与Matlab的数字正交解调器的设计周之丽;孟令军;王晓丹;张晓春【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2015(023)001【摘要】为有效提取测控系统输入信号的幅度和相位信息,设计了基于FPGA与Matlab的信号数字正交解调器;在Matlab/Simulink 环境中产生一路调幅信号,并在此环境下利用5个直接I型的4阶FIR滤波器节搭建了20阶FIR滤波器;利用FPGA查表法实现数控振荡器(NCO),并控制1路调幅信号与正交的正、余弦信号分别进行数字混频处理;对经FPGA数字混频处理后的两路倍频分量和基频分量信号进行滤波处理,经处理后的信号在FPGA的控制下进行相加处理;最后在硬件平台上进行了仿真测试实验,验证了该方案的正确性和可行性.【总页数】3页(P294-296)【作者】周之丽;孟令军;王晓丹;张晓春【作者单位】中北大学电子测试技术国家重点实验室仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原030051;中北大学电子测试技术国家重点实验室仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原030051;中北大学电子测试技术国家重点实验室仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原030051;中北大学电子测试技术国家重点实验室仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原030051【正文语种】中文【中图分类】TP957.51【相关文献】1.基于FPGA的全数字64QAM调制解调器设计 [J], 周媛;贾怀义2.基于FPGA的全新数字化PCM中频解调器设计 [J], 李宇;丁法珂3.基于FPGA的全数字QPSK调制解调器的设计 [J], 李理4.基于DSP的数字正交解调器的设计与实现 [J], 张兵;汤清华;吴国安;汤玉宇5.基于FPGA的超声信号数字正交解调器 [J], 温世杰;王小华;陈晓冬;郁道银因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

OFDM调制解调及FPGA实现

OFDM(正交频分复用)是一种高效的多载波调制技术，其最大的特点是传输速率高，具有很强的抗码间干扰和信道选择性衰落能力。

OFDM最初用于高速MODEM、数字移动通信和无线调频信道上的宽带数据传输，随着IEEE802.11a协议、BRAN(Broadband Radio Access Network）和多媒体的发展，数字音频广播（DAB）、地面数字视频广播(（DVB-T）和高清晰度电视（（HDTV）都应用了OFDM 技术.OFDM利用离散傅立叶反变换/离散傅立叶变换（IDFT/DFT)代替多载波调制和解调，调制解调的核心是快速傅立叶运算单元，在进行蝴蝶运算时，不可避免的要进行大量的乘法运算。

由于FPGA具有强大的并行处理和计算能力,以及丰富的存储资源和逻辑运算资源,因此在FPGA器件上实现OFDM调制解调结构，具有很好的通用性和灵活性。

OFDM与系统框图OFDM的多个载波相互正交，一个信号内包含整数个载波周期，每个载波的频点和相邻载波零点重叠，这种载波间的部分重叠提高了频带利用率.OFDM每个子信道的频谱均为sinx/x形，各子信道频谱相互交叠，但在每个子信道载频的位置来自其他子信道的干扰为零，如图1所示。

OFDM系统如图2所示，OFDM系统的调制和解调分别由IFFT和FFT完成。

首先将串行输入数据d0，d1。

，d(N—1)变换成并行数据，接下来进行编码和星座图映射，得到频域数据。

经过IFFT后相当于调制到正交的N个f0，f1，。

，fN-1子载波,完成正交频分复用.接下来加入循环前缀，进行并/串转换,数/模转换，再调制到高频载波上发送。

如果是基带传输，则不需要进行载波调制。

在接收端进行相反的操作,使用N个相同的子载波进行N路解调，再将这N路解调信号并串输出，复现发送的原始信号。

经过FFT变换后的数据相当于将时域数据再转换成频域数据，即完成了OFDM信号的解调。

OFDM调制原理虽然是用N个正交的载波分别调制N路子信道码元序列,但实际中很难独立产生N个正交的载波。

FPGA调制解调

FPGA调制解调FPGA调制解调是一种使用可编程逻辑器件（FPGA）实现的数字信号处理技术，用于将模拟信号转换为数字信号，并将其解调回模拟信号。

下面是一个详细的步骤来实现FPGA调制解调：1. 选择调制方案：首先确定要使用的调制方案，例如频移键控（FSK）、相移键控（PSK）或正交幅度调制（QAM）等。

根据调制方案，选择合适的调制器和解调器设计。

2. 信号采样：将模拟信号输入到FPGA之前，需要对其进行采样。

采样频率应满足奈奎斯特采样定理，通常是模拟信号频率的两倍。

3. 数字化：将采样的模拟信号转换为数字信号。

使用模数转换器（ADC）将模拟信号转换为数字信号，并将其输入到FPGA内部。

4. 调制：根据选择的调制方案，在FPGA中实现调制器。

调制器的功能是将数字信号转换为调制信号。

根据调制方案的不同，调制器可以使用数字频率合成器（NCO）生成调制信号的频率，然后使用数字乘法器将调制信号与数字信号相乘。

5. 数字信号处理：对调制后的信号进行数字信号处理。

这可能包括滤波、频谱分析、功率控制等。

6. 解调：根据选择的调制方案，在FPGA中实现解调器。

解调器的功能是将调制信号转换为数字信号。

解调器通常使用相关器或相干解调器来提取调制信号中的信息。

7. 数字解调：将解调器输出的数字信号转换为模拟信号。

使用数模转换器（DAC）将数字信号转换为模拟信号，并将其输出到外部设备或系统。

8. 信号重构：对解调后的信号进行重构。

这可能包括滤波、放大、平衡等操作，以恢复原始信号的质量。

9. 输出：将重构后的信号输出到目标设备或系统，如扬声器、显示器等。

总结起来，FPGA调制解调的过程包括信号采样、数字化、调制、数字信号处理、解调、数字解调、信号重构和输出。

每个步骤都需要根据具体的调制方案进行合适的设计和实现。

基于FPGA的AM数字调制解调设计验证与分析

图1 AM 调制模型基于FPGA的AM数字调制解调设计验证与分析李国诚，黄明，丁照雨，徐泽琨，曹愿栋（北方工业大学，北京 100144）摘要： AM和正交调制解调是通信领域应用最广泛的基础技术，由此提出了一种简单基于FPGA数字实现AM和正交调制解调的方法，具有较好的抗噪声性能及较强的抗频偏能力，并推导了所允许的最大载频偏差(Δf max )，为实际应用提供了理论依据；该调制解调方法实现简单，通用性强，并有较好的可靠性、抗噪声性及抗载频适配能力。

利用Matlab仿真软件建立了可视化的AM通信系统模型，介绍了AM系统的工作原理、AM信号的产生和解调方法，设计电路参数和基本数据对实际应用有一定的参考意义。

关键词： AM调制解调；正交解调；Matlab；FPGA中图分类号：TP 311 文献标识码：A 文章编号：2095-8412 (2019) 01-036-07工业技术创新 URL : http: // DOI : 10.14103/j.issn.2095-8412.2019.01.005引言随着移动通信技术的不断发展，通信方式正在从最初的模拟方式朝着数字化方向转变，由于数字信号比模拟信号具有更高的可靠性、抗噪性、灵活性和易于存储等优点，这使得在目前的通信业务中，许多以往的模拟信号处理部分都在模拟转换数字后（模数转换）进行数字信号处理[1]。

本文通过数字方式实现了A M 调制和正交解调，其解调方式相对于包络检波和相干解调有着更好的抗噪声性能和抗载频适配能力，并在Matlab 和FPGA 中验证了这一方法的可行性。

1 AM调制解调原理分析1.1 AM调制原理分析标准调幅就是常规双边带调制，简称调幅（AM ，Amplitude Modulation ），AM调制属于基带调制, 即由调制信号去控制高频载波的幅度，使之随调制信号的幅度线性变化的过程，使得调制信号的信息包含在高频信号之中[2]。

AM 调制是短波和超短波通信中的一种主要的调制方式，它具有电路设备简单、调制所占频带窄，并且与之对应的解调接收设备简单等特点，在日常的通信中得到广泛应用，其调制模型如图1所示。

湖南文理学院OFDM调制解调的FPGA实现

湖南文理学院课程设计报告课程名称：通信系统课程设计院部：电气与信息工程学院专业班级：通信工程07101班学生姓名：刘焱指导教师：侯青莲完成时刻：2020 年12 月30日报告成绩：OFDM （Orthogonal Frequency Division Multiplexing）即正交频分复用，是一种特殊的多载波调制技术。

OFDM全称为正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing），是一种新型的高效的多载波调制技术，它能够有效地对抗多径传播，使受到干扰的信号能够靠得住地接收。

通过几十年的开发以后， OFDM/COFDM不但被普遍地应用于高速数字通信中，而且已扩展到其他领域。

同时现代数字信号处置技术和超大规模专用集成电路（VLSI）的进展也使得快速傅立叶变换的实现变的加倍容易，使该技术的实现费用更趋实际，为以后OFDM 普遍应用于通信领域开辟了道路。

、本设计要紧讨论了OFDM的FPGA实现，在高速无线通信系统中实现调制 /解调的重要方案；重点表达了OFDM解调实现方式，及在FPGA中的设计实现。

关键词： OFDM FPGA 调制 /解调OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) is a special multi-carrier modulation technique. OFDM is short of Orthogonal Frequency Division Multiplexing. It is a new type of highly efficient multi-carrier modulation technique, it can effectively fight against multi-path spread and make the signal interference reliably receive. After several decades of development, OFDM / COFDM has been widely used in high-speed digital communications, and has spread to other fields. At the same time, modern digital signal processing technology and ultra-large-scale application specific integrated circuits (VLSI) also make the development of fast Fourier transform more easily and the cost of the technology more practically, and open the market for OFDM widely used in the field of communication in the future.This design mainly discusses the FPGA realization for OFDM. An important proposal to realize demo in high speed wireless communication. Emphasis is placed on the realization of OFDM demo and the design of FPGAKey words: OFDM FPGA DEMO目录一.设计目的 (5)二.设计要求 (5)三.设计内容 (5)系统的大体原理 (5)2.OFDM 的要紧技术 (6)信道分派 (6)2.2 分组信道 (7)2. 3 自适应跳频 (7)2. 4 多天线 (7)2. 5 调制方式 (8)正交调制解调系统原理方框图 (9)的FPGA的实现 (11)1.OFDM调制解调器电路 (13)波形仿真 (13)四. 设计心得体会 (14)五．参考文献 (15)OFDM调制解调的FPGA 实现1.巩固加深对通信大体知识分析和OFDM原理的把握，提高综合运用通信知识的能力；2.培育查阅参考文献，独立试探，设计，钻研电子技术相关问题的能力；3.把握仿真软件对系统进行仿真分析；4.把握相关电子线路工程技术标准和常规电子元器件的性能技术指标；5.了解电气图国家标准和电气制图国家标准，并利用电子CAD等正确绘制电路图；6.培育严肃认真的工作作风与科学态度，成立严谨的工程技术观念；7.培育工程实践能力，创新能力和综合设计能力。

基于FPGA的16QAM调制解调

基于FPGA的16QAM调制解调器的实现组员：目录摘要3一、QAM调制原理3二、QAM的解调原理4三、16QAM调制器的实现51 系统总体框图 52 时钟分频 63 串并转换 64 差分编码和星座映射 65 DDS和线性加法器7四、QAM解调模块设计71 低通滤波器模块设计72 采样判决模块设计8五、16QAM调制器的仿真结果9四、附录121 顶层模块122 时钟分频模块133 串并转换模块144 差分模块和星座映射模块155 DDS 和加法器模块176 testbench 源程序227 用matlab 进行频谱分析23摘要QAM(Quadrature Amplitude Modulation)是一种新的调制技术，它在调制过程中利用了相位和幅度两维空间资源，比只利用单一维度空间资源的PSK 和ASK 调制方式频谱利用率高，不仅如此，QAM 的星座点比PSK 的星座点更分散，星座点之间的距离因此更大，所以能提供更好的传输性能。

随着第三代移动通信的兴起，传输容量增大，多进制正交幅度调制MQAM (Multiple Quadrature Amplitude Modulation)将得到更加广泛的运用。

本文主要研究了基于FPGA 的16QAM 调制与解调的实现。

首先说明了QAM 调制和解调的原理，然后对各系统组成模块分析与仿真之后提出基于FPGA 的16QAM 调制与解调的总体设计方案。

最后用Verilog 语言编写程序完成了整个系统的仿真，并对编好的程序其进行了编译调试。

文中详细介绍了载波恢复、正交相干解调、FIR 低通滤波器和采样判决的基本原理和设计方法。

关键词：正交相干解调，混频，FPGA ，QAM一、QAM 调制原理正交幅度调制(QAM)是一种把数字信息包含在载波的振幅和相位中的数字调制方式，也是ASK 和PSK 的结合。

式(1)表示了QAM 信号，它还可用式(2)来表示在QAM 中是如何结合幅度和相位调制的。

基于FPGA的数字正交调制器的研究与设计

I基于FPGA的数字正交调制器的研究与设计2014 年10 月 10日目录1 概述 (1)2 课题功能需求 (1)2.1 课题要求实现的功能 (1)2.2 课题主要技术指标 (1)2.3 课题进度 (2)3 课题技术指标及完成情况 (2)3.1 技术指标的检测 (2)3.2课题要求指标完成情况 (2)4 数字正交调制器原理 (2)5 数字正交调制器软件编程实现 (4)5.1 数字正交算法的matlab仿真 (4)5.1.1 matlab程序释义............................................................. 错误！未定义书签。

5.2 数字正交调制算法的FPGA硬件平台验证 (8)5.2.1 FPGA实现流程 (8)5.2.2 FPGA核心模块介绍 (8)5.2.2 FPGA仿真结果 (9)6 总结 (9)参考文献 (10)1.概述数字正交调制器是雷达干扰中的一项重要技术，通过将截获的雷达信号进行移频并转发形成给雷达造成错误、虚假或者杂乱的速度信息。

它是多普勒调制技术实现的基础，广泛应用于对连续波、脉冲多普勒、合成孔径等具有测速能力雷达的速度波门实施干扰。

传统的雷达干扰设备为进行多普勒调制，通常需要利用混频器、滤波器等实现，大量微波器件的使用使整个干扰系统体积和功耗过大，性能和指标不稳定。

介绍了将数控移相器控制行波管相位实现多普勒调制的方法。

行波管要求调制信号幅度大，控制电路复杂、灵活性差。

70年代发展起来的数字射频存储（DRFM）技术将雷达信号经过高速模数转换后进行数字存储，在适当时刻通过数模转换实现重构和发射。

随着技术的发展，DRFM可以利用多种数字算法实现对信号的调制，本文主要研究单通道采样DRFM的数字多普勒调制方法。

2.课题功能需求2.1 课题要求实现的功能（1）能在输入的雷达脉冲信号上调制递增变化的移频量；（2）能在输入的雷达脉冲信号上调制随机变化的移频量；（3）能在实际硬件电路上调试出上述两项功能；2.2 课题主要技术指标（1）移频范围：1MHz~10MHz；（2）移频步进：1MHz；（3）随机移频范围：1MHz~10MHz；2.3 课题进度（1） 8月20日，了解相关数字储频算法和硬件电路；（2） 9月10号，完成算法设计；（3） 10月1日，完成硬件调试和软件调试；（4） 10月15号，完成资料整理；3. 课题技术指标及完成情况3.1 技术指标的检测根据实现方法和指标的要求，首先用MATLAB 仿真数字正交调制实现单频信号、梳状波等信号的移频，再用FPGA 硬件平台实现算法的功能。

基于FPGA的振幅键控调制器与解调器的设计与实现毕业设计

基于FPGA 的2ASK(振幅键控)调制与解调器的设计[摘要]: 1934年美国学者李佛西提出脉冲编码调制（PCM）的概念，从此之后通信数字化的时代应该说已经开始了，但是数字通信的高速发展却是20世纪70年代以后才开始的。

随着时代的发展，用户不再满足于听到声音，而且还要看到图像；通信终端也不局限于单一的电话机，而且还有传真机和计算机等数据终端。

现有的传输媒介电缆、微波中继和卫星通信等将更多地采用数字传输。

在数字传输系统中，数字信号对高频载波进行调制，变成频带信号，在接收端进行解调，恢复原数字信号对载波的控制分为振幅调制即振幅键控（ASK），频率调制即频率键控（FSK）和相位调制即相位键控(PSK)。

现场可编程门阵列（FPGA）在通信领域得到了广泛的应用，利用FPGA性能优越、使用方便的特点，可以简化振幅调制解调电路的设计，而且易于反复编写和修改程序。

文章介绍了运用VHDL 语言进行基于FPGA 的振幅键控调制电路和解调电路设计的实现方案, 给出了程序设计和仿真结果, 完成了二进制基带数字信号的调制和解调, 得到了相应的调制信号和解调信号。

[关键词]: FPGA 2ASK调制解调VHDL[Abstract]Communication digital era had began since American researcher Reeves put forward the concept of pulse code modulation (PCM) in 1934 and gained a rapid development after the 1970s. With the economic development, sound can't meet the demand of consumers and they also want to see the images. What's more, communication terminal doesn't only include the single telephone set but also the data terminal such as electro-graph and computer. Current transmission medium such as cable, microwave repeater and satellite communication will prefer to use digital transmission. In digital transmission system, the digital signal are used to modulate the high frequency carrier wave to the frequency signal, which transfers through the channel, are renewed at the receiver. Three ways to modulate the carrier wave are as follows: Amplitude Shift Keying(ASK), Frequency-Shift Keying(FSK) and Phase Shift Keying(PSK).Field-Programmable Gate Array(FPGA) is applied universally in the communication field. With the superior performance and utilization convenience of FPGA, the design of circuit in the Amplitude modulation and demodulation can be simplified and it's easy for us to compile and modify the programme. This thesis introduces the main realization method of designing Amplitude Shift Keyingmodulation and demodulation circuit based on FPGA in VHDL ,illustrates the programme design and simulation result, implement the modulation and demodulation of binary baseband digital signal and finally finds out the corresponding modulation signal and demodulation signal.[Key words] FPGA Amplitude shift keying Modem VHDL目录1、前言 (4)1.1、课题研究背景 (4)1.2、课题目的与意义 (4)2、通信系统中数字调制解调技术 (5)2.1、数字调制技术 (5)2.2、调制方式 (5)2.2.1、ASK幅移键控 (6)2.2.2、FSK频移键控 (6)2.2.3、PSK相移键控 (7)2.2.4、QAM正交振幅调制 (8)2.3、2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK解调技术 (10)2.3.1、2ASK信号的解调 (10)2.3.2、2FSK信号的解调 (11)2.3.3、2PSK及2DPSK信号的解调 (12)2.4、功率谱及带宽 (13)2.4.1、2ASK的功率谱及带宽 (13)2.4.2、2FSK的功率谱及带宽 (14)2.4.3、2PSK的功率谱及带宽 (15)3、2ASK的调制和解调方案设计 (16)3.1、2ASK的调制方案 (17)3.2、2ASK的解调方案 (17)3.2.1、2ASK系统的抗噪声性能 (18)4、FPGA介绍与电路原理图、程序设计 (21)4.2、2ASK调制的建模及FPGA的实现 (29)4.2.1、2ASK调制建模 (29)4.2.2、2ASK的调制程序 (30)4.3、2ASK解调的建模及FPGA的实现 (31)4.3.1、2ASK解调建模 (31)4.3.2、2ASK的解调程序 (32)5、仿真 (32)5.1、关于QuartusII软件... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...... ... .... .33 5.2、关于VHDL... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..345.3、2ASK调制原理图、调制仿真图... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...... .365.4、2ASK解调原理图、解调仿真图... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. (37)6、结论... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . (38)7、致谢...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ................ (39)8、参考文献...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ......... (40)1、前言1．1研究背景1934年美国学者李佛西提出脉冲编码调制（PCM）的概念，从此之后通信数字化的时代应该说已经开始了，但是数字通信的高速发展却是20世纪70年代以后才开始的。

fpga fm调制iq

fpga fm调制iq
FPGA（现场可编程门阵列）是一种集成电路技术，可用于实现数字信号处理和调制解调等功能。

FM调制（频率调制）是一种调制技术，用于在载波上传输模拟音频信号。

IQ调制（正交振幅调制）是一种调制技术，通过独立的正弦和余弦信号来传输信息。

在FPGA 中实现FM调制IQ需要考虑以下几个方面：
1. 数字信号处理，FPGA可以用于数字信号处理，将模拟信号转换为数字信号进行处理。

FM调制涉及信号的频率变化，而IQ调制涉及信号的相位和幅度调制。

因此，FPGA需要实现数字信号处理算法，以便对输入信号进行调制。

2. 数字调制器设计，FPGA可以实现数字调制器，将数字信号转换为调制后的信号。

对于FM调制IQ，需要设计合适的数字调制器来实现频率调制和IQ调制。

3. 时钟和同步，在FM调制IQ中，时钟和同步是非常重要的。

FPGA需要确保时钟和同步信号的稳定性和准确性，以便正确实现调制过程。

4. 输出接口，FPGA需要适当的输出接口，以便将调制后的信号输出到外部设备或传输介质上，如DAC（数字模拟转换器）或通信接口。

5. 性能优化，在FPGA中实现FM调制IQ需要考虑性能优化，包括算法优化、资源利用和功耗控制等方面，以便实现高效的调制过程。

总的来说，FPGA可以通过数字信号处理和数字调制器设计来实现FM调制IQ，需要考虑时钟和同步、输出接口以及性能优化等方面。

这样的实现可以应用于无线通信、广播、雷达等领域。

基于FPGA正交解调器的开题报告

中北大学毕业设计开题报告学生姓名：张荣晶学号：0806044106学院、系：电子与计算机科学技术学院电子科学与技术系专业：电子科学与技术设计题目：基于FPGA信号数字正交解调器指导教师:孟令军2011年10月10日毕业设计开题报告 1．结合毕业设计课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文献综述1.1 本课题研究的背景和意义正交解调能够有效地提取信号的幅度和相位信息，在雷达、声纳和通信等领域都有着广泛的应用[1]。

我们可以将数字正交解调算法应用到船用无线气象传真机的数字化信号处理平台上,对传真信号进行解调。

对解调算法进行仿真验证并基于定点数字信号处理器DSP 芯片对算法进行了实现。

仿真和实验结果表明,开发的信号处理平台工作稳定可靠,算法可以实现对相信号解调,验证了方案的可行性和正确性[3]。

在对中频信号的接受处理时常常采用正交解调的方法对其进行处理。

本文利用现场可编程门阵列（PFGA ）设计了一种数字正交解调器来提取输入信号的幅度，它采用内建RAM 实现数控振荡器，利用内嵌乘法器实现数字混频，借助滤波器IP 核实现低通滤波器，以及利用宏模块实现数学运算。

1.2 本课题相关理论1.2.1 信号数字正交解调原理信号数字正交解调的工作原理如图1所示[2]。

输入信号分别与正交的同频正交余弦信号相乘，再经低通滤波器除倍频分量，得到I 、Q 两路正交的基带信号，计算其均方根，即可得到信号的幅度信息。

cos(nwT) Isignal x(n) FPGA Envelope Sin(nwT)图1 数字正交解调原理图数字正交解调的输入信号先被高速A/D 器件采样，然后以数字信号的形式进行混频滤波等运算。

A/D NCO 22QI LPF LPF Q设输入信号为：)](cos[)()(t wt t a t y ϕ+=其中，a(t) 为输入信号的瞬间幅度，w 为输入信号的载波频率。

基于FPGA的OFDM调制解调系统设计与实现

Application of IFFT/FFT in OFDM Systems
CUI Li-zhen, WANG Hui-qin, MA Yong （Information Engineering Institute, Inner Mongolia University of Technology, Baotou 014010, China）
在 I SE 环境下，综合完成之后，可以通过双击 View RTL Schematics 来查看 RTL 级结构图，ISE 会自动调用原理图编辑器 ECS 来浏览 RTL 结构。本设计所得到的 RTL 级结构图如图 3 所示，通过分析该结构图，我们发现综合结果符合本设计的意图。
对工程文件进行综合、布局布线后仿真，得到如图 4 的仿真结果。从图中我们可以看出由于 rfd 信号一直为高，说明 FFT 核一直通过 xn_re、xn_im 加载输入，因此 dv 信号也一直为高，表明输出有效。
参考文献：［1］佟学俭.OFDM 移动通信技术原理与应用[M].北京：人
民邮电出版社，2003. ［2］丁玉美，高西全，等.数字信号处理（第 2 版）[M].西安：
西安电子科技大学出版社，2000. ［3］史治国，洪少华，等.基于 XILINX FPCA 的 OFDM 通
信系统基带设计[M].杭州：浙江大学出版社，2009. ［4］田耘，叙文波，等.Xilinx ISE Design Suite 10.x FPGA
图 2 FFT IP Core 的模块框图表 1 FFT 核的参数设置
图 3 IFFT 的 RTL 级结构图
图 4 FFT 的 IP Core 仿真波形
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第 10 卷第 9 期
电子与封装

基于FPGA的16QAM OFDM调制解调器设计与实现

基于FPGA的16QAM OFDM调制解调器设计与实现OFDM调制（正交频分复用调制）是一种用于高速数据传输的调制技术，其通过将信号分成多个子载波进行传输，显著提高了频谱利用率和抗多径干扰能力。

而16QAM（Quadrature Amplitude Modulation）是一种常用的调制方案，通过在I和Q信道上调制正交载波，实现高效率的数据传输。

本文将基于FPGA进行16QAM OFDM调制解调器的设计与实现。

FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，具有灵活性强、可重构性好等特点，适合用于数字信号处理应用。

一、系统设计在设计过程中，我们将分为三个阶段来实现16QAM OFDM调制解调器，分别是：OFDM信号生成、16QAM调制和解调。

1. OFDM信号生成OFDM信号生成是通过将数据块分成多个子载波进行调制来实现的。

在这里，我们将采用128个正交子载波，其中包括64个实部载波和64个虚部载波。

每个子载波的调制方式是QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）调制，将4个bit的数据映射为一个复数点。

同时，还需要添加循环前缀以增加系统的抗多径干扰能力。

2. 16QAM调制在16QAM调制中，将每两个子载波看作一个复数点，通过映射的方式将每个复数点对应的16种不同幅度和相位的情况表示为一个符号值。

因此，对于128个子载波，将会有64个符号值。

3. 解调解调的过程与调制过程相反，首先需要将接收到的信号进行16QAM解调，得到对应的符号值。

然后，将符号值映射回原始的子载波上，再进行16QAM解调，最后恢复出原始的数据块。

二、实现方案在FPGA中，可以使用硬件描述语言（例如Verilog）来实现16QAM OFDM调制解调器。

下面我们将分别介绍三个阶段的实现。

1. OFDM信号生成使用Verilog语言编写一个生成128个子载波的模块，每个子载波使用QPSK调制，并添加循环前缀。

基于FPGA的QPSK调制解调电路设计与实现

基于FPGA的QPSK调制解调电路设计与实现摘要：数字调制解调技术在数字通信中占有非常重要的地位，数字通信技术与FPGA的结合是现代通信系统发展的一个必然趋势。

文中介绍了QPSK调制解调的原理，并基于FPGA实现了QPSK调制解调电路。

MAX+PLUSII环境下的仿真结果表明了该设计的正确性。

关键词：QPSK；FPGA；调制；解调数字调制信号又称为键控信号，调制过程可用键控的方法由基带信号对载频信号的振幅、频率及相位进行调制，最基本的方法有3种：正交幅度调制(QAM)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)．根据所处理的基带信号的进制不同分为二进制和多进制调制(M 进制)．多进制数字调制与二进制相比，其频谱利用率更高．其中QPSK(即4PSK)是MPSK(多进制相移键控)中应用最广泛的一种调制方式。

本文研究了基于FPGA的QPSK调制解调电路的实现方法，并给出了MAX+PLUSII 环境下的仿真结果。

1 QPSK简介QPSK信号有00、01、10、11四种状态。

所以，对输入的二进制序列，首先必须分组，每两位码元一组。

然后根据组合情况，用载波的四种相位表征它们。

QPSK信号实际上是两路正交双边带信号，可由图1所示方法产生。

QPSK信号是两个正交的2PSK信号的合成，所以可仿照2PSK信号的相平解调法，用两个正交的相干载波分别检测A和B两个分量，然后还原成串行二进制数字信号，即可完成QPSK信号的解调，解调过程如图2所示。

图1 QPSK信号调制原理图图2 QPSK信号解调原理图2 QPSK调制电路的FPGA实现及仿真2.1 基于FPGA的QPSK调制电路方框图基带信号通过串/并转换器得到2位并行信号，,四选一开关根据该数据，选择载波对应的相位进行输出，即得到调制信号，调制框图如图3所示。

图3 QPSK调制电路方框图2.2 调制电路VHDL程序及仿真结果entity modulation isport(clk :in std_logic; --系统时钟start :in std_logic; --开始调制信号x :in std_logic; --基带信号y :out std_logic); --调制信号end modulation;architecture behav of modulation issignal q:integer range 0 to 7; --计数器signal xx:std_logic_vector(1 downto 0); --中间寄存器signal yy:std_logic_vector(1 downto 0); --2位并行码寄存器signal f:std_logic_vector(3 downto 0); --载波fbeginprocess(clk) --通过对clk分频，得到4种相位；并完成基带信号的串并转换beginif clk'event and clk='1' thenif start='0' then q<=0;elsif q=0 then q<=1;f(3)<='1'; f(1)<='0'; xx(1)<=x;yy<=xx;elsif q=2 then q<=3;f(2)<='0'; f(0)<='1';elsif q=4 then q<=5;f(3)<='0'; f(1)<='1'; xx(0)<=x;elsif q=6 then q<=7;f(2)<='1'; f(0)<='0';else q<=q+1;end if;end if;end process;y<=f(0) when yy="11" elsef(1) when yy="10" elsef(2) when yy="01" elsef(3); --根据yy寄存器数据，输出对应的载波end behav;MAX+PLUSII环境下的仿真结果如图4所示。

全数字QAM解调器的设计与FPGA实现

全数字QAM解调器的设计与FPGA实现张华冲;王晓亚【摘要】正交幅度调制(QAM)是一种频谱利用率较高的调制方式.分析了影响解调性能的主要因素以及解决方法,提出了一种QAM解调器的全数字实现结构.介绍了符号同步环路的构成,在设计中采用FARROW结构立方内插器,内插控制器为内插器提供控制变量,对内插控制器的实现进行了详细介绍,定时误差提取采用Gardner 算法.采用结合均衡的载波恢复混合结构,显著提高了载波恢复的性能.所设计的解调器可以应用于通信、侦察接收机中.【期刊名称】《无线电工程》【年(卷),期】2010(040)006【总页数】4页(P27-30)【关键词】全数字接收机;内插滤波器;符号同步【作者】张华冲;王晓亚【作者单位】中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北,石家庄,050081;中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北,石家庄,050081【正文语种】中文【中图分类】TN9110 引言QAM是一种频谱利用率较高的调制方式。

在频谱资源日益紧张的今天,越来越多的领域采用了这一调制方式,如有线视频广播(DVB-C)、宽带接入和SDH等许多高速通信系统中。

由于收发双方本振频率存在必然的差异,这样就导致收发双方载波频率会有微小的偏差,传播延时还会造成载波相位的偏移。

在接收机中收发双方的延时一般是未知的,并且AD采样还会产生采样频偏与相偏,这些是解调器中的载波同步与符号同步需要解决的问题。

信道衰减、多径、白噪声干扰和回波叠加等非理想因素的影响使得QAM信号经过信道传输后产生了幅度、频率和相位失真,造成码间串扰(ISI),严重的码间串扰甚至使通信中断。

QAM调制信号、幅度和相位上都携带有信息,对信道失真尤其敏感,所以QAM信号的解调还应当包含自动增益控制(AGC)和均衡等环节。

1 QAM解调器总体结构随着ADC采样频率的提高以及高速数字信号处理芯片的发展,模数转换模块的位置逐渐向着射频方向移动。

fpga正交解调例程

fpga正交解调例程
FPGA（现场可编程门阵列）正交解调例程是一种在FPGA芯片上
实现的数字信号处理技术，用于从接收到的正交调制信号中提取原
始信息。

正交解调通常用于无线通信系统中，例如调频调制（FM）
和调幅调制（AM），以及其他需要从复杂信号中提取信息的应用中。

在FPGA中实现正交解调例程可以提供灵活性和高度优化的性能，因
为FPGA可以根据特定的应用需求进行定制。

在实现FPGA正交解调例程时，首先需要进行信号采样和数字化，然后对信号进行混频，以便将其转换为基带信号。

接下来，使用数
字信号处理算法（如IIR滤波器、FIR滤波器等）对信号进行滤波
和解调，以提取原始信息。

最后，通过FPGA的输出接口将解调后的
信号传输到下游系统进行进一步处理或者输出。

FPGA正交解调例程的设计需要考虑到信号的采样率、解调算法
的复杂度、资源利用效率以及实时性等因素。

常见的解调算法包括
希尔伯特变换、复数乘法、相移等，设计者需要根据具体的应用场
景选择合适的算法并进行优化。

此外，还需要考虑FPGA内部资源的
分配和时序约束等问题，以确保设计的可靠性和稳定性。

总的来说，FPGA正交解调例程的设计涉及到数字信号处理、通信系统原理、FPGA硬件设计等多个领域的知识，需要综合考虑算法优化、资源利用和时序约束等方面的问题，以实现高效、稳定的正交解调功能。

基于FPGA的16QAM调制解调系统的研究

基于FPGA的16QAM调制解调系统的研究一、本文概述随着通信技术的飞速发展，对于数据传输速率和频谱效率的要求日益提高。

在这种背景下，正交幅度调制（QAM）技术因其高频谱效率和数据传输能力而受到广泛关注。

其中，16QAM（16级正交幅度调制）作为一种常见的QAM技术，具有适中的复杂度和优秀的性能，被广泛应用于无线通信系统。

然而，传统的16QAM调制解调系统通常基于通用处理器或专用芯片实现，存在功耗高、灵活性差等问题。

为了解决这些问题，本文提出了一种基于FPGA（现场可编程门阵列）的16QAM调制解调系统。

FPGA具有高度的并行处理能力和灵活性，能够实现对16QAM信号的高效处理。

本文首先介绍了16QAM调制解调的基本原理和关键技术，包括信号调制、解调算法以及性能评估等方面。

然后，详细阐述了基于FPGA 的16QAM调制解调系统的设计方案和实现过程。

在此基础上，对系统的性能进行了仿真分析和实验验证，证明了该系统的有效性和优越性。

本文的研究对于提高16QAM调制解调系统的性能、降低功耗和增加灵活性具有重要意义。

也为FPGA在无线通信领域的应用提供了有益的探索和参考。

二、16QAM调制解调原理16QAM（Quadrature Amplitude Modulation，16进制幅度调制）是一种数字调制技术，在数字通信系统中广泛应用。

16QAM将每个符号编码为16个不同的幅度级别，从而每个符号可以携带4位的信息，提高了数据传输的效率。

基于FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）的16QAM调制解调系统则通过硬件编程的方式实现这一技术，具有高速、灵活和低成本的优点。

在16QAM调制过程中，输入的二进制数据流首先被分为每4位一组的数据块。

然后，每组4位数据被映射到16QAM星座图上的一个点，该点由实部和虚部组成，分别对应I路和Q路信号。

映射完成后，这些星座点通过数字到模拟转换器（DAC）转换为模拟信号，并进一步调制到载波频率上。