基于FPGA的QPSK调制器的设计与实现
基于FPGA的北斗QPSK调制实现与解调验证
摘 要
２ １ ０ ０ １ ６ ）
为研 制北斗卫星导航模拟信号 源，设计 实现 了北斗 Ｑ Ｐ Ｓ Ｋ信号调 制器。文 中在 分析 了北斗卫星导航 系统
Ｂ １频段 信 号 的正 交相 移 键 控 调 制信 号ห้องสมุดไป่ตู้的 基 础 上 ，基 于软 件 无 线 电 的 思 想 ，在 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ硬件 平台上实现 了 Ｑ Ｐ Ｓ Ｋ 信 号 调 制
北 斗 卫 星 导航 系统 （ Ｂ ｅ ｉ Ｄ ｏ ｕ Ｎ ａ ｖ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ａ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ） 是 我 国正在 实施 的 自主 研发 、 完全 独 立 运行 的
号模 拟源 的算 法 进 行 研 究 ， 并 通过 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 实 现模 拟 源
Ｑ Ｐ Ｓ Ｋ ｄ ｅ ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｓ ｉ ｍ ｐ ｌ ｅ ｓ ｅ ｉ ｒ ｌ ａ ｉ ｎ ｆ ｏ ｍａ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ．
Ｋｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ Ｂ ｅ ｉ ｄ ｏ ｕ ；Ｑ Ｐ Ｓ Ｋ；ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ；Ｆ Ｐ Ｇ Ａ；Ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｘ Ｉ Ｉ
刘鹏(北京理工大学电子工程系, 北京100081)
文章编号：1009－8119（2005）04－0043－03基于FPGA的自适应QPSK解调器的设计实现刘鹏(北京理工大学电子工程系，北京100081)摘要根据软件无线电的思想，提出了一种新颖的数字信号处理算法，对QPSK信号的相位进行数字化处理，从而实现对QPSK信号的解调.该算法允许收发两端载波存在频差，用数字锁相实现收发端载波的同步，在频偏较大的情况下，估算频偏的大小，自适应设置环路的带宽，实现较短的捕获时间和较好的信噪性能。
整个设计基于XILINX公司的ISE开发平台，并用Virtex-II系列FPGA实现。
用FPGA实现调制解调器具有体积小、功耗低、集成度高、可软件升级、扰干扰能力强的特点，符合未来通信技术发展的方向。
关键词QPSK，FPGA，FFT，软件无线电Design and Realization of Self Adaptive QPSK Demodulation Based on FPGA TechniqueLiu Peng(Department of Electronic Engineering, Beijng Institute of Technology, Beijing 100081)Abstract This paper describes a new design of QPSK demodulator based on the Xilinx's FPGA device. It is in accord with software radio and digital signal process. The design can adaptively select the parameter to make the demodulator synchronize more quickly and get better performance. The detail of design and emulate is also given in the paper .The implement using little slices and can be widely used in various fields.Keywords QPSK，FPGA，FFT，Software Radio1 引言现代通信的各个领域均向数字化方向发展，解调技术也不例外.本文针对QPSK调制方式，提出一种全新的数字解调算法，按照软件无线电的设计思想，先进行计算机模拟仿真，具体实现中充分利用FPGA的特点，实现了对20MHz 中频QPSK信号的解调。
fft傅里叶变换的qpsk基带信号频偏估计和补偿算法fpga实现
fft傅里叶变换的qpsk基带信号频偏估计和补偿算法fpga实现FFT（快速傅里叶变换）是一种常用的信号处理算法，可以将时域信号转换为频域信号。
在通信系统中，频偏是指信号的实际频率与理论频率之间的差异。
频偏会导致接收到的信号与发送信号不匹配，从而影响系统的性能。
因此，频偏的估计和补偿是通信系统中的重要问题之一。
QPSK（四相移键控）是一种常用的调制方式，它将两个比特映射到一个符号上。
在QPSK调制中，每个符号代表两个比特，因此可以提高频谱效率。
然而，由于信号传输过程中的各种因素，如多径效应、多普勒效应等，会导致信号的频偏。
为了解决QPSK基带信号频偏的问题，可以使用FFT算法进行频偏估计和补偿。
首先，将接收到的信号进行FFT变换，得到信号的频谱。
然后，通过分析频谱的特征，可以估计信号的频偏。
最后，根据估计的频偏值，对接收到的信号进行补偿，使其恢复到理论频率。
在FPGA（现场可编程门阵列）实现FFT傅里叶变换的QPSK基带信号频偏估计和补偿算法时，需要设计相应的硬件电路。
首先，需要将接收到的信号进行采样，并存储到FPGA的存储器中。
然后，通过使用FFT算法，对存储的信号进行频谱分析。
接下来，根据频谱的特征，计算信号的频偏值。
最后，使用频偏值对信号进行补偿，并输出补偿后的信号。
在FPGA实现中，需要考虑硬件资源的限制和性能要求。
为了提高计算速度，可以使用并行计算的方法，将FFT算法分解为多个子模块，并行计算每个子模块的结果。
此外，还可以使用流水线技术，将计算过程划分为多个阶段，以提高计算效率。
总之，FFT傅里叶变换的QPSK基带信号频偏估计和补偿算法在通信系统中具有重要的应用价值。
通过使用FPGA实现，可以提高计算速度和性能，满足实时信号处理的需求。
未来，随着通信技术的不断发展，这种算法和实现方法将会得到更广泛的应用。
基于FPGA的QPSK高速解调器的设计与实现
Ｄｅｉｎ ａ ｄ Ｉ ｌ ｎａｉｎ ｏ Ｓ Ｈｉｈ Ｓ ｅｄ ｓ ｎ ｍｐｅ ｇ ｍｅ ｔｔ ｆＱＰ Ｋ ｇ ｐ ｅ ｏ
Ｄｅ ｏ ｕ ａ ｏ ｓ ｄ ｏ ｍ ｄ ｌ ｔ ｒ Ｂａ ｅ ｎ ＦＰＧＡ
Ｓ Ｇ Ｇｕ ｎ － ｉ Ｅ ｉ ｉｎ ＯＮ ａ ｇ ｙ ，Ｐ ＮＧ ｊ－ ａ ｇ ｑ （ ｈ ４ｈＲ ｓ ｒ ｈ ｔ ｏ Ｅ Ｃ，Ｓ ｉ ｚｕ ｎ ｅｅ ０ ０ ８ ，Ｃ ｉ ） Ｔ ｅ５ ｔ ｅ ａ ｈｌ ｕ ｅ ｃ ｍｔ ｅ ｆＣ Ｔ ｈ ｉ ｈ ａ ｇ Ｈ ｂｉ ５ ０ １ ｈｎ ｊ ａ ａ
Ａｂｓｒ ｔ Ａｃ ｏｄ ｎ ｏ ｔｅ ｅ ｕ ｒｍｅ ｔｆｒ ｄ ｔ ｉ ｋ’ ｇ ｐ ｅ ｎ ｏ ｅｒｒ ｒ ｔ ｆＵＡＶ ｙ ｔｍ ，ｗｅ ａ ａｙ ｅ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｒ ｔ ｔａｃ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｈ ｒｑ ｉｅ ｎ ｏ ａａ ｌｎ Ｓ ｈｉｈ ｓ ｅ ｄ ａ ｄ ｌｗ ｒｏ ａｅ ｏ ｓ ｓｅ ｎ ｌｚ ｎ ｏ ａ ｅ ｗｏ
备 中。 目前 ， 应用 于不 同场合 的数字化 Ｐ Ｋ解调 主要 Ｓ 有 数字 中频解 调和数字零 中频解调 ２种方 案 。
１ １ 数字 中频 解调 ． 数 字 中频 解 调 采用 Ａ Ｄ变 换 器 直 接 对 中频 调 ／
制 信 号进行 采样 ， ／ Ａ Ｄ变换 器相 当 于一 个 混频器 ， 数 字信 号 处 理 部分 直接 对 Ａ Ｄ变换 器 采样 得 到 的 低 ／ 中频数 字调 制信 号 进 行 数 字 解调 处 理 ， 工 作 原 理 其 框 图如 图 １ 所示 。 如 图 １中 ， 若
ｄｇｔ ｅ ｏ— Ｉ ｄ ｍｏ ｕ ａｏ ｃ ｏ ｉｇ ｔ ｔｅ ｃ ａａ ｔｒｓｉ ｆ ｔｉ ｙ ｔｍ ． Ｗ ｅ ａ ａｙ ｅ ｈｅ ｏ ｒ ｔ ｎ ｐ ｎｃｐｌ ａ ｄ ｈｅ ｈ ｒ ｗａ ｅ ｏｔ ｒ ｅ ｉｉ ｚ ｒ ｌ ａ Ｆ ｅ ｄ ｌｔｒ ａ ｃ ｒ ｎ ｏ ｈ ｈ ｒｃｅ ｔｃ ｏ ｓ ｓ ｓｅ ｄ ｉ ｈ ｎ ｌｚ ｔ ｐ ａ ｏ ｒ ｉ ｅ ｎ ｔ ａｄ ｒ ／ｓ ｆ ｅ ｉ ｉ ｗａ ｉ ｌｍｅ ｔｔ ｎ ｏ ｅ ｈｇ — ｓ ｅ ｅ ｄ ｌｔｒ ｍｐｅ ｎａｉ ｆｔ ｉｈ ｏ ｈ ｅ ｐ ｄ ｄ ｍｏ ｕ ａｏ ．
基于FPGA的PSK解调器实现
有关数字解调器及其 FPGA ( f ie ld prog ra mm ab le gate array)实现已有大量的研究 , 基于 FPGA 的数字 解调器与模拟电路解调器相比, 具有功耗低、 结构简 单、 性能优越等特点, 故在实际工程中得到了广泛的 应用。文献 [ 1] 提出了一种 QPSK ( quadrature phase sh ift keying) 数字解调器, 而通过对此解调器部分电
I mplem entation of FPGA based PSK demodulator
LV Y i bo , FAN X in gang , X I E Dong fu
1 2 3
( 1 K ey Lab ofM ob ile C omm un icat ion in Ch ongq ing, Chongqing U n ivers ity of Posts and T elecommun ications , Chongqing 400065 , P. R. Ch in a ; 2 D epartm ent of E lectronic In for m ation Eng ineering, G uangzhou C ity C onst r u ct ion College , Conghua 510925, P. R. Ch ina 3 D epartm ent of E lectron ic eng ineering, X iam en U n ivers ity, X iam en 361008 , P. R. Ch in a)
2k - L 0 2 3 L0 [ 1- ( ) ], k = 1, 2 , 2 2 L0 - 1 L0 ( 5) ( k ) 为平滑函数 ; L 0 = 36 表示导频 ( k ) 定为一固
基于FPGA的QPSK调制解调的系统仿真
基于FPGA的QPSK调制解调的系统仿真摘要:本文针对传统的四相移键控(QPSK)的调制解调方式提出一种基于高速硬件描述语言(VHDL)的数字式QPSK调制解调模型。
这种新模型便于在目标芯片FPGA／CPLD上实现QPSK调制解调功能。
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。
并给出了可编程逻辑器件FPGA的最新一代集成设计环境QuartusⅡ进行系统仿真的仿真结果。
关键词:QPSK FPGA 调制解调仿真无线通信在现代社会中起着举足轻重的作用。
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。
在众多调制方式中,四相相移键控(QPSK)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。
现场可编程门阵列(FPGA)具有功能强大,开发过程投资小、周期短,可反复编程修改,保密性能好,开发工具智能化等特点,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。
本课题主要研究了基于FPGA的QPSK调制解调的系统仿真,并给出了QuartusII环境下的仿真结果[1]。
1 QPSK调制的原理四相绝对移相键控QPSK是MPSK的一种特殊情况,它利用载波的四种不同相位来表征数字信息。
由于每一种载波相位代表两个比特信息,故每个四进制码元又被称为双比特码元。
我们把组成双比特码元的前一信息比特用a表示,后一比特信息用b表示。
双比特码元中两个信息比特ab通常是按格雷码(即反射码)排列的,当ab为00时,载波相位为0°,当ab为01时,载波相位为90°,当ab为11时,载波相位为180°,当ab为10时,载波相位为270°。
2 QPSK信号的产生与解调2.1 QPSK信号的产生QPSK信号的产生分为调相法和相位选择法。
基于FPGA的64QAM调制解调器设计与实现
基于FPGA的64QAM调制解调器设计与实现在通信领域中，调制解调器是一种重要的设备，用于将数字信号转换为模拟信号进行传输和接收。
64QAM是一种常用的调制方案，具有高效率和较高的数据传输速率。
本文将介绍基于FPGA的64QAM调制解调器的设计和实现。
一、引言调制解调器在数字通信系统中起着至关重要的作用。
传统的调制解调器采用硬件电路实现，但由于其复杂性和成本较高的缺点，近年来越来越多的研究和应用将其实现在FPGA芯片上。
FPGA芯片具有可编程性和灵活性的优点，使其成为一种理想的调制解调器实现平台。
二、基本原理1. 64QAM调制64QAM调制是一种将数字信号映射到模拟信号的调制技术。
它将每六个比特映射到一个具有64个不同取值的复数星座点上，实现更高的数据传输速率。
通过改变星座图中的星座点的相对位置，可以实现信号的调制和解调。
2. FPGA实现FPGA芯片由大量的逻辑单元和可编程的连线网络组成，可以通过编程来实现不同的数字电路功能。
对于64QAM调制解调器的设计，可以使用FPGA芯片来实现关键的数字信号处理算法和信号调制解调功能。
三、系统设计1. 数字信号处理在64QAM调制解调器中，数字信号处理是一个关键的模块。
通过对输入信号进行采样、滤波、降采样等处理，可以得到符号序列。
这些操作往往需要高效的算法和优化的实现方式，以满足实时性和性能要求。
2. 星座点映射在64QAM调制中，需要将符号序列映射到星座图上的复数点。
这涉及到星座点的选择和星座点到符号序列的映射算法。
合理选择星座点和优化的映射算法可以提高系统的传输性能。
3. 数字模拟转换在调制过程中，需要将数字信号转换为模拟信号进行传输。
这可以通过数字模拟转换器（DAC）来实现。
选择合适的DAC器件和优化的模拟电路设计可以提高信号的质量和传输速率。
4. 模拟数字转换在解调过程中，需要将模拟信号转换为数字信号进行处理。
这可以通过模拟数字转换器（ADC）来实现。
论文 基于FPGA的QPSK解调器的设计与实现
基于FPGA 的QPSK 解调器的设计与实现Design and Realization of QPSK DemodulationBased on FPGA Technique赵海潮（Zhao ，Haichao ） 周荣花（Zhou ，Ronghua ） 沈业兵（Shen ，Yebing ） 北京理工大学 （北京 100081）摘要：根据软件无线电的思想，用可编程器件FPGA 实现了QPSK 解调，采用带通采样技术对中频为70MHz 的调制信号采样，通过对采样后的频谱进行分析，用相干解调方案实现了全数字解调。
整个设计基于XILINX 公司的ISE 开发平台，并用Virtex-II 系列FPGA 实现。
用FPGA 实现调制解调器具有体积小、功耗低、集成度高、可软件升级、扰干扰能力强的特点，符合未来通信技术发展的方向。
关键词：QPSK ；FPGA ；软件无线电；带通采样中图分类号：TN91 文献标识码：AAbstract ： This paper describes the design of QPSK demodulator based on the Xilinx's FPGA device. It is in accord with software radio, bandpass sampling and coherent demodulation techniques are used in the demodulation, and also make analysis with the spectrum.key words ： QPSK ；FPGA ；software radio ；bandpass sampling1、引言四相相移键控信号简称“QPSK ”。
它分为绝对相移和相对相移两种。
由于绝对移相方式存在相位模糊问题，所以在实际中主要采用相对移相方式QDPSK 。
它具有一系列独特的优点，目前已经广泛应用于无线通信中，成为现代通信中一种十分重要的调制解调方式。
基于FPGA的QDPSK调制解调技术的研究及实现
网络通讯及安全本栏目责任编辑：冯蕾基于ＦＰＧＡ的ＱＤＰＳＫ调制解调技术的研究及实现王磊，厉彦峰（天津工业大学信息与通信工程学院，天津３００１６０）摘要：本文简述了调制解调系统的发展现状及ＦＰＧＡ的相关知识，介绍了ＱＤＰＳＫ调制解调系统的理论算法，提出了ＱＤＰＳＫ解调调制系统的具体实现方法。
关键词：ＦＰＧＡ；ＱＤＰＳＫ；调制解调技术中图分类号：ＴＰ３１１文献标识码：Ａ文章编号：１００９－３０４４（２００８）２０－３０２３７－０３ＴｈｅＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＭｏｄｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＱＤＰＳＫＶａｓｅｄｏｎＦＰＧＡＷＡＮＧＬｅｉ，ＬＩＹａｎ－ｆｅｎｇ（ＴｉａｎｊｉｎＩｎｄｕｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１６０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｍｏｄｅｍｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅＦＰＧＡ－ｒｅｌａｔｅｄｋｎｏｗｌｅｄｇｅ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅＱＤＰＳＫｍｏｄｅｍｓｙｓｔｅｍｓｔｈｅｏｒｙａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｔｈｅＱＤＰＳＫｄｅｍｏｄｕｌａｔｏｒｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃｍｅｔｈｏｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＦＰＧＡ；ＱＤＰＳＫ；Ｍｏｄｅｍｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ１引言随着超大规模集成电路的发展，尤其是微电子技术和计算机技术的迅猛发展和广泛应用，数字化成为目前通信技术发展的趋势，它具有可靠性高，灵活性强，易大规模集成等优点，日益受到重视。
目前，数字化的手段主要有专用集成电路（ＡＳＩＣ）和通用数字信号处理器（ＤＳＰ）。
专用集成电路是一种“硬”的设计方法，其优点是处理速度快，缺点是灵活性差。
ＤＳＰ是一种“软”的设计方法，它能完成十分复杂的算法，使用灵活，易实现模块化，缺点是受处理器速度的限制。
QPSK调制解调技术的设计与仿真
QPSK调制解调技术的设计与仿真首先，我们来介绍QPSK调制器的设计。
QPSK调制器将输入的数字信息信号转换为相应的调制信号，具体步骤如下：2.将每个分组的两个比特转换为对应的相位值，常用的映射方式为00-0度，01-90度，10-180度，11-270度。
3.将每个相位值对应到正弦和余弦信号上，得到QPSK信号的两个分量。
4.将两个分量相加，得到最终的QPSK调制信号。
接下来，我们来介绍QPSK解调器的设计。
QPSK解调器将接收到的QPSK调制信号转换回原始的数字信息信号，具体步骤如下：1.接收到QPSK调制信号，并将其分为两个分量。
2.对每个分量进行相位解调，可以通过比较信号的相位和参考信号的相位差来得到原始信息信号的两个比特。
3.将解调得到的两个比特合并，得到原始的数字信息信号。
为了验证设计的准确性和性能，可以使用Simulink等仿真工具进行QPSK调制解调技术的仿真。
以下是一个简单的QPSK调制仿真示例：1. 在Simulink中创建一个信号源模块，用于生成数字信息信号。
2.使用QPSK调制器模块将数字信息信号进行调制。
3.添加信道模型模块，模拟信号在传输过程中可能发生的噪声和干扰。
4.使用QPSK解调器模块将接收到的信号进行解调。
5.添加误码率测量模块，用于评估解调的准确性和性能。
6.运行仿真并分析结果，包括误码率、信噪比等指标。
通过不断调整仿真参数和算法设计，可以优化QPSK调制解调技术的性能，提高数字通信系统的传输质量。
总结起来，QPSK调制解调技术的设计与仿真主要包括调制器的设计和解调器的设计。
通过将输入的数字信息信号转换为相位变化的载波信号，并将接收到的载波信号转换回数字信息信号，QPSK调制解调技术实现了可靠的数字通信。
通过仿真工具的使用，可以验证设计的准确性和性能，优化调制解调算法，提高系统的传输质量。
基于FPGA的全数字FQPSK调制器实现
邮局订阅号：82-946120元/年技术创新嵌入式与SOC《PLC 技术应用200例》您的论文得到两院院士关注基于FPGA 的全数字FQPSK 调制器实现FQPSK Digital Modulator Implementation Method Base on FPGA(1.北京遥感设备研究所;2.北京理工大学)杨峰1宋哲2乔旷怡3YANG Feng SONG Zhe QIAO Kuang-yi摘要:FQPSK 调制是一种恒包络调制体制,它具有频谱利用率高、抗邻频道干扰、恒包络等优点。
本文讨论基于FPGA 的全数字FQPSK 调制设计,验证了FQPSK 调制在包络特性上的优势。
同时,采用波表结合算法产生FQPSK 中频调制信号,资源消耗少。
关键词:FQPSK;FPGA;波表结合法中图分类号:T 文献标识码:BAbstract:Feher patented Quadrature Phase Shift Keying (F-QPSK)modulation is a constant envelope modulation.Especially,high spectrally efficient,anti -adjacent channel interference (ACI)and constant envelope characterize the FQPSK modulation.This paper discusses the design of F-QPSK based all-digital design on FPGA.The result validates the advantage on enveloping features.At the same time,using wave-table method generates the intermediate frequency (IF)modulating signal with less FPGA resource.Key words:F-QPSK;FPGA;wave-table method文章编号:1008-0570(2012)10-0171-021引言近年来,由于人们随时随地进行通信的需求,个人移动通信业务(PCS)得到了长足的发展。
qpsk调制解调——基于fpga
一实验概述本实验包括：分频器设计、计数器设计、串行移位输出器设计、伪码发生器设计、QPSK I/Q调制器设计、QPSK I/Q解调器设计，基于选项法中频调制器设计并将其综合起来组成一个系统。
二实验仪器计算机ALTER公司的Quartus8.0 EDA试验箱。
三EDA及实验工具简介EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言VHDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。
EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。
从应用领域来看，EDA技术已经渗透到各行各业，如上文所说，包括在机械、电子、通信、航空航航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA应用。
quartus II 是Altera公司的综合性PLD开发软件，支持原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（Altera Hardware Description Language）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。
quartus II可以在XP、Linux以及Unix上使用，除了可以使用Tcl脚本完成设计流程外，提供了完善的用户图形界面设计方式。
具有运行速度快，界面统一，功能集中，易学易用等特点。
Altera quartus II 作为一种可编程逻辑的设计环境, 由于其强大的设计能力和直观易用的接口，越来越受到数字系统设计者的欢迎。
四 实验步骤及实验模块参数（一）设计一个分频器，要求29 分频。
（二）设计计数器，计数值16。
（三）设计串行移位输出器，移位级数14。
(四）设计伪码发生器，伪码产生的数据数率要8Kb/s ，特征方程1359+++x x x 。
（五）设计QPSK I/Q 调制器，调制载波288KHZ ，基带速率576KHZ ，系统时钟4068KHZ 。
QPSK调制解调器的设计及FPGA实现
QPSK调制解调器的设计及FPGA实现一、本文概述随着无线通信技术的飞速发展，调制解调器作为信息传输的关键部分，其性能对整个通信系统的稳定性和可靠性有着至关重要的影响。
四相相移键控（Quadrature Phase Shift Keying，QPSK）作为一种高效且稳定的调制方式，在无线通信中得到了广泛应用。
本文旨在深入研究QPSK调制解调器的设计，并探讨其在现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）上的实现方法。
本文首先将对QPSK调制解调的基本原理进行详细阐述，包括其信号处理方式、调制解调流程以及关键性能指标。
在此基础上，我们将探讨QPSK调制解调器的设计方法，包括调制器与解调器的结构选择、参数优化等。
同时，我们还将分析影响QPSK调制解调器性能的关键因素，如噪声、失真等，并提出相应的优化策略。
为了实现QPSK调制解调器的硬件化，本文将重点研究其在FPGA 上的实现方法。
我们将首先分析FPGA在数字信号处理方面的优势，然后详细介绍如何在FPGA上设计并实现QPSK调制解调器，包括硬件架构的选择、关键模块的设计与实现、以及资源优化等方面的内容。
我们还将讨论如何在实际应用中测试和优化FPGA实现的QPSK调制解调器，以确保其性能达到最佳状态。
本文旨在深入研究QPSK调制解调器的设计及其在FPGA上的实现方法，为无线通信系统的优化和升级提供理论支持和技术指导。
通过本文的研究，我们期望能够为相关领域的工程师和研究人员提供有益的参考和启示，推动QPSK调制解调技术的发展和应用。
二、QPSK调制原理QPSK，即四相相移键控（Quadrature Phase Shift Keying），是一种数字调制方式，它在每一符号周期内通过改变载波信号的相位来传递信息。
QPSK调制利用四个不同的相位状态来表示两个不同的比特组合，从而实现了更高的数据传输效率。
在QPSK调制中，每个符号通常代表两个比特的信息。
基于fpga的qpsk调制解调原理及实现方法
基于fpga的qpsk调制解调原理及实现方法QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）是一种常见的调制解调技术，在许多无线通信系统中广泛应用。
本文将介绍基于FPGA的QPSK调制解调的原理，并给出实现方法。
一、QPSK调制原理QPSK调制是一种相位调制技术，通过调整信号的相位来实现多个比特的传输。
在QPSK调制中，将数字比特流分为两组，每组两位比特，分别称为I和Q。
QPSK调制原理如下：1. 将两位比特I和Q转换为相应的相位值：- 00：相位0°- 01：相位90°- 10：相位180°- 11：相位270°2. 将相位调制的信号进行合并，得到QPSK调制信号。
具体操作是将两路调制信号分别乘以正弦函数和余弦函数，然后相加。
二、QPSK解调原理QPSK解调是将接收到的QPSK调制信号还原为原始的数字比特流。
解调的过程可以分为两步：信号的采样和相位恢复。
1. 信号的采样：使用FPGA时钟信号对收到的QPSK调制信号进行采样，采样频率应与信号的带宽相匹配。
2. 相位恢复：通过采样得到的信号，利用相位锁定环（PLL，Phase-Locked Loop）等技术，恢复原始信号的相位。
三、基于FPGA的QPSK调制解调实现方法基于FPGA的QPSK调制解调可以通过硬件描述语言（如Verilog 或VHDL）实现。
下面给出一种基本的实现方法。
1. QPSK调制实现：a. 采用FPGA的GPIO（通用输入输出）接口输入数字比特流。
b. 将输入的比特流转换为相应的相位值，可以使用查找表（Look-Up Table）实现。
c. 将相位值转换为正弦和余弦函数的乘积，并相加得到调制信号。
d. 输出调制后的信号。
2. QPSK解调实现：a. 使用FPGA的ADC（模数转换器）接口采样接收到的QPSK 调制信号。
b. 对采样信号进行滤波，去除噪声和多径干扰。
毕业设计(论文)-QPSK调制与解调电路的设计
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。
本文主要阐述的是QPSK调制与解调电路的设计。
文中介绍了QPSK调制解调的原理，并以此为基础设计了一种在单片FPGA上实现的全数字QPSK调制解调器的设计方法。
它比传统的模拟调制方式有着显著的优越性，通信链路中的任何不足均可以借助于软件根除，不仅可以实现信息加密，而且还可以通过相应的误差校准技术，使接收到数据准确性更高。
整个设计基于ALTERA公司的QuartusⅡ开发平台，并用Cyclone系列FPGA实现。
MUXPLUSⅡ环境下进行编译、综合仿真，验证了设计的正确性。
此外，本方案采用了相位选择法，与常用的调相解调法相比，设计更简单，更适合于FPGA实现，系统的可靠性也更高。
通过对仿真波形的分析可知，该方案很好的实现了QPSK调制与解调功能。
关键词：FPGA；QPSK；调制；解调Digital modulation and demodulation in digital communication technology plays a very important position, digital communication technology and the combination of FPGA development of modern communication systems is an inevitable trend. This article focuses on the QPSK modulation and demodulation circuit. This paper introduces the principle of QPSK modulation and demodulation, and as a basis for design of a single FPGA to achieve the all-digital QPSK modem design. Than the traditional analog modulation has significant advantages, the communication link can be any deficiencies in the software by means of eradication, not only can encrypt, but also through the corresponding calibration error, the accuracy of the data received is more high. The whole design is based on the company's Quartus Ⅱ ALTERA development platform, and use Cyclone series FPGA. MUXPLUS Ⅱcompile environment, comprehensive simulation to verify the correctness of the design. In addition, the program uses the phase selection method of modulation and demodulation method commonly used than the design is simpler and more suitable for FPGAimplementation, system reliability is also higher. Through the analysis of the simulation waveform shows, the program achieved good QPSK modulation and demodulation functions.Keywords;FPGA;QPSK;modulation;demodulation目录引言 (1)1工作环境 (2)1.1QPSK的简介 (2)QPSK原理 (2)QPSK特点 (3)QPSK应用 (3)1.2EDA技术简介 (4)1.3FPGA和CPLD简介 (4)FPGA工作原理 (5).3FPGA的基本特点 (5)1.4VHDL简介 (6)VHDL语言的特点 (6)VHDL语言的优势 (6)1.5Q UARTUS II简介 (7)Q UARTUS II特点 (7)Q UARTUS II性能 (8)1.6课题研究的意义 (8)本课题的国内外的研究现状 (9)本课题的研究内容 (9)2调制与解调电路的基本设计原理 (9)2.1数字调制解调的基本原理 (9)2.2QPSK调制的基本原理 (11)QPSK解调的基本原理 (11)3QPSK调制与解调电路的设计 (12)3.1QPSK调制解调方案介绍 (12)3.2调制电路的设计 (13)3.2.1设计思路 (13)3.2.2调制电路的程序 (14)3.3解调电路的设计 (16)3.3.1设计思路 (16)解调电路的程序 (17)3.3.3解调电路的仿真结果 (18)3.4仿真分析 (19)QPSK调制解调的实现及其仿真波形 (19)QPSK仿真波形的分析 (22)4结论 (23)4.1设计实现 (23)4.2设计中的不足和改进 (23)4.3毕业设计心得 (23)谢辞 (24)参考文献 (25)附录 (26)引言如今社会通信技术的发展速度可谓日新月异，计算机的出现在现代通信技术的各种媒体中占有独特的地位，计算机在当今社会的众多领域里不仅为各种信息处理设备被使用，而且它与通信向结合，使电信业务更加丰富。
QPSK全数字中频调制解调器的FPGA实现的开题报告
QPSK全数字中频调制解调器的FPGA实现的开题报告1. 研究背景全数字中频调制解调器是一种重要的通信技术，能够广泛应用于无线通信、数字广播、卫星通信等领域。
QPSK是一种常用的调制方式，具有码率高、带宽窄、灵活性强等优点。
由于FPGA具有灵活可编程性和高性能，因此逐渐成为实现全数字中频调制解调器的理想平台。
2. 研究内容本课题的研究内容是基于FPGA实现QPSK全数字中频调制解调器，具体包括以下几个方面：2.1 QPSK调制通过对QPSK调制原理的研究，设计并实现相应的硬件电路。
2.2 范德莫尔解调利用范德莫尔解调算法将接收到的信号解调成数字数据，通过FPGA 实现相关电路。
2.3 中频转换采用数字信号中频转换技术，将处理过的信号转换成中频信号。
2.4 滤波为了去除高频噪声，需要对信号进行滤波处理。
2.5 FPGA实现利用FPGA平台完成QPSK全数字中频调制解调器的硬件电路设计及软件编程。
3. 研究意义QPSK全数字中频调制解调器可以应用于移动通信、数字广播、卫星通信等实际应用中，具有广泛的应用前景。
通过FPGA实现硬件电路设计，实现了对信号处理速度的加速，提高了系统性能和可靠性。
4. 研究方法基于已有的QPSK调制原理和范德莫尔解调算法，结合FPGA的灵活可编程性，设计并实现相应的硬件电路和软件编程。
通过实际测试和验证，对系统进行调试和优化，提高系统性能和稳定性。
5. 研究进度安排第一阶段：QPSK调制原理研究和电路设计（4周）第二阶段：范德莫尔解调算法研究和电路设计（4周）第三阶段：中频转换和滤波电路设计（4周）第四阶段：FPGA实现软件编程及系统调试（4周）6. 预期的研究成果基于FPGA实现QPSK全数字中频调制解调器的硬件电路和软件编程，并通过实际测试和验证，优化和提高系统性能和稳定性，最终得到可用的全数字中频调制解调器原型。
基于FPGA的QPSK调制解调器
基于FPGA的QPSK调制解调器
牛学芬; 管莹; 李佳音
【期刊名称】《《可编程控制器与工厂自动化(PLC FA)》》
【年(卷),期】2013(000)012
【摘要】研讨基于FPGA的QPSK调制解调器的设计。
采用硬件描述语言在Altera公司QuartusⅡ开发环境下对其功能进行了仿真验证。
【总页数】4页(P72-75)
【作者】牛学芬; 管莹; 李佳音
【作者单位】东北大学秦皇岛分校
【正文语种】中文
【中图分类】TN915.05
【相关文献】
1.基于MATLAB的QPSK调制解调器分析研究 [J], 郝晓敏;张清泉
2.基于FPGA的全数字低中频QPSK调制解调器实现 [J], 彭飞;赵继勇
3.用FPGA实现QPSK可变速率调制解调器 [J], 姚培;杨晓峰;项海涛;夏景
4.基于FPGA的全数字QPSK调制解调器的设计 [J], 李理
5.基于FPGA的QPSK调制器的设计与实现 [J], 虞亚君; 赵参
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采用FPGA实现突发QPSK调制器
Ｋｅ ｒ ｓ ｍｏ ｕａ ｏ Ｆ Ｇ Ｑ Ｓ ｙｗｏｄ ｄ ｔ ｎ； Ｐ Ａ； Ｐ Ｋ ｌｉ
０ 引言
含 有 内嵌 存储 器 （ Ａ 的 Ｆ Ｇ 具 有容 量 大 、 Ｒ Ｍ） Ｐ Ａ，
ＱＳ Ｐ Ｋ调 制输 出信号 。
本 文所 阐述 的是一种 基 于 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ技术 数 字调 制
化 ， 字调 相信号 可 以用 数字逻 辑 系统来产 生 ， 相 数 调
１ 数 字 调 制器 设 计 方 案
数字 调制 器 采 用 全 数字 方 法 实 现 Ｑ Ｓ Ｐ Ｋ调 制 ， 其 总体结 构框 图如 图 １ 示 。 所
信号 的检测 可采 用 幅度／ 辑或 全 数 字 式这 类 的 检 逻 测方 式来 实现 ， 因此 便 于集 成 化 ， 本 也不 高 ， 成 因而 在数 字卫 星通信 中 ， 泛采用 Ｑ Ｓ 广 Ｐ Ｋ调制解 调技 术 。
其 基本 思想就 是利用 载 波 的 ４种 不 同相 位 （ 相 位 或 差 ） 表征 需要 传输 的数 字信 息 特 性 。理论 分 析 指 来
出 ， Ｐ Ｋ具有 恒包 络 、 ＱＳ 频带 利用 率高 、 可靠性 和有 效 性 优越 ； 另外 实 现 Ｑ Ｓ Ｐ Ｋ的调 制 与 解 调 可 全 部 数 字
活 ， 于 调试 和升 级 。 便
关 键 词 调 制 ； 场 可 编 程 阵列 逻辑 ；Ｐ Ｋ 现 ＱＳ 中图 分 类 号 Ｔ ９９ Ｎ １ 文献 标 识 码 Ｂ 文 章 编 号 １０ ３０ （０７０ — ０９— ３ ０３— １６ ２０ ）１ ０ ５ ０
Ｒ ａ ｚ ｔ ｎｏ Ｓ Ｍｏ ｕａｏ ｉ Ｐ ｅ ｌ ａｉ ｆＱＰ Ｋ ｄ ｌｔｒｗ ｔ Ｆ ＧＡ ｉ ｏ ｈ
Ｂｅ ａ ｅｍ ａｎ ｍｏ ｕａｉｇ ａｇ ｒｔｍｓａ ｅ ａｌｉ ｌｍｅ ｔｄ ｂ ＧＡ，ｔ ｉ ｈ ｍｅｈａ ｅ ｉｌ ｅ ｉ ｎ ｉ ａｓ ｏｄ ｂ ｇ ａ ｄ ｐ ｒ ｄ ｃ ｕｓ ｉ ｄ ｔ ｌｏ ｈ ｌ ｍｐｅ ｎｅ ｙ ＦＰ ｌ ｎ ｉ ｒ ｈ ｓ￣ ｅ ｓ ｆ ｘｂｅ ｄ ｓｇ ａ ｄ ｓｅ ｙ ｔ ｅ ｕ ｎ ｕ ｇａ ｅ． ｌ ｎ
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２０ ０ ８年 ｌ ２月
湖南 冶金 职 业技 术 学院 学 报
Ｊｕ ａ ｆＨｕ ａ ｔｌ ｒｉａ ｒｆｓｉｎ ｌ ｅ ｈ ｏｏ ｙＣ Ｕ ｇ ｏ ｒ ｌｏ ｎ ｎＭｅａｌ ｇｃ ｌ ｏｅ ｓ ａ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｅｅ ｎ ｕ Ｐ ｏ Ｔ
Ｖ０． Ｎｏ４ １ ８ ．
率 、 强 的抗干 扰性 、 电路 上 实现也 较 为简单 ， 较 在 本 文研 究 了基 于 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的 Ｑ Ｓ Ｐ Ｋ调制 电路 的实现
【ａ）＾万 ｉ相 系统 ｃ
图 １ＱＰ ＳＫ信 号Ｑ ａｔｓＩ 境 下 的仿 真 结 ｕｒ ｌ环 ｕ
内部 的 Ｐ Ｌ直 接产 生 Ｃｋ Ｌ ｌ０和 Ｃｋ ｌｌ两 路 频 率 相
ｌ Ｆ Ｇ ０ ｌ ／ ： ＰＡ Ｉ －ｌ ２ ３ ｘｌ
一 ｜ ４ ＂／ ｒ４ ｒ
种 ： 幅 键 控 （Ｓ ） 频 移 键 控 （ｓ ）相 移 键 控 振 Ａ Ｋ、 ＦＫ、 （Ｓ ） Ｐ Ｋ 。根据 所处 理 的基 带信 号 的进 制不 同 ， 它们
可 分 为二进 制 和多进 制 调制（ 进制 ） Ｍ 。多进制 数
Ｏ
１
一ｒ １２ ／
中图 分 类号 ： Ｍ７ 文 献标 识 码 ： 文章 编号 ：６２ ７ １ （ ０）４ ０ ９ ０ Ｔ ６ Ａ １７ — ４２２ ８ — ９— ３ ０ ０
０ 引 言
于ａ ｂ通常是按格 雷码 的规 则排 列的 ， 它与 载波 故 相位的对应关 系如表 １ 示 ，相 应的 向量关 系如 所
种不 同相位的载波 。按串饼 变换 器的双 比特码元 的不 同 ， 逻辑选相 电路输 出相 应相位 的载波 ， 虚线
１１ 四相 绝对移 相键控 （ Ｐ Ｋ ． ＱＳ ）
四相 绝对移相 调制利用 载波 的四种不 同相位
来表征数 字信息 。 由于每一 种载波 相位 代表 两个 二 进制代 码元信息 ，故每个 四进制码 元又 被称为
价 比和竞争 力 ，大 大缩 短设计周 期 ，减 少设计 费
图 １ 示 。图 ｌ（ ） 所 ａ 表示 Ａ方 式 时 Ｑ Ｓ Ｐ Ｋ的 向量
图 ，ｂ表示 Ｂ方式 时 Ｑ Ｓ （） ＰＫ信号 的向量 图。
表 １ 双 比特 码 元载 波 相位 的关 系
双 比特 码 元 ａ
０
１ １
作者简介 ： 周维龙（９ ８ ） 湖南邵阳人， １７ －， 男， 湖南工业大学冶金校区电气工程 系助教。
１０ ０
湖南 冶 金职 业 技术 学 院学 报
第８ 卷
由图 ３ 知 ，四相载 波发生器 主要产 生 四种 可
输入
频率相 同、 位互差 竹２的载 波信号 。 相 ／ 实现 四相 载
波有很 多种 不同方法 。可先 由振荡 电路 产生一定
频率 的信号 ，再利用 Ｒ Ｃ移 相电路得 到不 同相 位
的波形 ； 可 以利用 Ｎ Ｏ 的 Ｉ ｌ ｅ ｔ ｉｎ项 目 也 Ｃ ｍｐ ｍ ｎ ｔ ｅ ａｏ
图 ２调 相 法的 组成 方 框 图
设 置启 用相位调制功 能 ，通过设 置相 位调制精 度 输 出 四种 不 同的相位［ ２ 】 系统利 用 Ｑ ａ ｕｌ ． 。该 ｕ ｒ ｓＩ ２ ｔ ５
ＦＧ Ｐ Ａ器件 （ｉｌ ｐｏｒｍ ａ ｌ Ｇ ｔ Ａ ｒ ） Ｆｅｄ ｒｇａ ｍ ｂｅ ａ ｒ ｙ ｅ ａ
是八 十 年代 中期 出现 的一种新 概念 。利用 Ｆ Ｇ ＰＡ 技 术设 计 的产 品具有 重 量轻 、 积小 、 体 速度 快 、 保 密 程度高 、 功耗低 等特点 ， 能较 大地提 高产 品的性
果。
１ ＱＰＳＫ调 制 原 理【 １
１ Ｐ Ｋ 的调制方 法 ．Ｑ Ｓ ２ ＱＳ Ｐ Ｋ的产生 方法 可采 用调 相法 和相 位选 择 法 。图 ２所示 为调相法 产 生 Ｑ Ｓ Ｐ Ｋ信 号的原 理框 图。 ３为相位选择 法产生 Ｑ Ｓ 图 Ｐ Ｋ的原理框 图 。 在 图 ３中 ，四相载波发 生器分别 送 出调 相所 需的 四
Ｄｅ ． ２ ｏ８ ｃ ｏ
基于 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的 ＱＰ Ｋ调 制器 的设计 与 实现 Ｓ
周维龙 姚 晓玲 。
（ ． 南工业 大学 ， 南 株 洲 ， １０ ８ ； １湖 湖 ４２ ０ ２
２信 阳职 业技 术 学院，河 南 信 阳， ６ ００ ． ４４０）
摘 要 ：介 绍 了 ＱＰ Ｋ 信 号 的 实现原 理 ，提 出一种 ＱＰ Ｋ 高性 能教 字调 制 器 的 Ｆ Ｇ 实现 方 案， 给 出 了其 在 Ｓ Ｓ Ｐ Ａ 并 ｑ￣ ｔｓ 环 境 下 的仿 真 结果 。 结 果表 明 ， 于 Ｐ Ｌ的 ＱＰ Ｋ调 制 器 ， 计 简单 ， 于修 改和 调 试 ， 能稳 定 。 ｕｌ ｌ 基 Ｌ Ｓ 设 便 性 关键词： Ｓ 数位调制器； Ｐ Ａ ＱＰ Ｋ； ＦＧ
载 波 相位 Ａ方 式
０
， ２ 竹
用， 降低设计 风险 。 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 。这种 调制 的最基 本方法 有 ３
ｂ
Ｏ
０ １
Ｂ方式
— 盯／ ３ ４
３ａ ４ ＂ ＇ ／
字 调制 与二进制相 比，其 频谱利用 率更 高 。其 中 Ｑ Ｓ （ｐ Ｐ Ｋ 是 ＭＰ Ｋ 多进制 相移 键控） Ｐ Ｋ Ｉ Ｓ ） ￣４ Ｓ（ 中应 用
较 广泛 的一种调制 方式 。它具 有较高 的频谱 利用
（１ ２ Ｏ）
（ Ｏ ０）
一
（０ ０
ｔ ｂ）Ｂ方 式相 穆莱 绕
双 比特码 元 。设组 成双 比特码元 的前 一位码 元为 ａ 后一位 为 ｂ 可 以将 该双 比特码元表示 为 ａ 。由 ， ， ｂ
内的信 号均为数字信 号 ，本设 计就 采用相 位选择 法， 利用 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ来 实现 Ｑ Ｓ Ｐ Ｋ调 制。
收稿 日期 ：０ ８ ０ — ０ ２０—９２