基于FPGA的QPSK及OQPSK信号调制和解调电路设计_李冰清

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的QPSK解调技术的设计与实现的开题报告一、选题背景及意义随着现代通信技术的发展，频谱资源越来越紧张，为提高频谱利用效率，射频通信系统中使用数字调制技术是一种可有效降低带宽能量占用和提高信道容量的方式。

其中一种常用的数字调制技术是QPSK调制，它可以将两路单极性NRZ数据分别调制在正弦波和余弦波载波上，实现带宽利用率的提高。

在接收端，解调器需要对QPSK调制信号进行还原，提取出原始的信息数据。

因此，本课题选取了基于FPGA的QPSK解调技术的设计与实现作为研究方向，旨在探索一种高效实现数字信号解调的方法，为提高现代通信技术的发展水平做出贡献。

二、研究内容1. 系统总体设计本课题设计的QPSK解调系统包括射频前端的载频同步、时序同步、均衡、解调等模块，还包括数字信号处理相关的滤波器、采样率变换等模块。

通过这些模块的协同作用，将接收到的QPSK调制信号解调还原成原始的数字信号数据流。

2. 载频同步模块该模块负责完成载频的同步，用于去除接收端的时移影响和相位偏差。

常用的载频同步算法有Costas算法、DDS算法、ZT算法等。

3. 时序同步模块该模块用于解决接收数据中时序抖动的问题，采用软判决算法实现。

4. 均衡模块该模块用于抑制信道传输时产生的干扰，提高系统的抗干扰性能。

常用的均衡算法有线性均衡算法、决策反馈均衡算法等。

5. 解调模块该模块用于将QPSK调制信号还原成原始数字信号。

该模块通常包括滤波器、采样率变换器等子模块。

三、研究计划第一年：我们将完成系统的总体设计，并完成载频同步模块和时序同步模块的算法研究和验证。

同时进行硬件平台的搭建和仿真测试。

第二年：我们计划完成均衡模块和解调模块的算法研究和验证，并将这些模块集成到硬件平台上。

在验证完成后，完善系统的功能和性能，并进行实际场景测试。

第三年：在系统的测试和实际应用中不断完善和优化，提高系统的性能和稳定性，并探索将该技术应用到更广泛领域的可能性，为现代通信技术的发展做出更大的贡献。

基于FPGA的QPSK高速数字调制系统的研究与实现摘要：介绍了一种基于FPGA的QPSK的高速数字调制系统的实现方案。

先从调制系统的基本框图入手，简要介绍其实现原理及流程；然后着重介绍FPGA功能模块的软件编程、优化及整个系统的性能。

关键词：FPGA QPSK 直接序列扩频高速调制1 系统实现原理及流程本调制系统的设计目的是实现高速数字图像传输。

系统的硬件部分主要包括FPGA、A/D转换器、D/A转换器、正交调制器、输出电路等。

根据数字图像传输的特点，采用扩频调制技术。

这是因为扩频方式的抗干扰、抗衰落及抗阻塞能力强，而且扩频信号的功率谱密度很低，有利于隐蔽。

同时，为了提高数据传输的可靠性和有效性，降低信号失真度，减少码间干扰，在调制系统中还加入编码、交比例中项及匹配滤波。

这些处理都在FPGA中实现，使整个调制系统具有可编程的特点，易于根据实际要求进行功能上的扩展和缩减。

系统的原理框图如图1所示。

电路的具体工作过程为：图像信号经过A/D转换器AD9214完成模/数转换，输出信号送入FPGA。

由FPGA对信号进行编码、交织、串/并变换、扩频调制及匹配滤波。

FPGA输出两路数字信号，经过双D/A转换器AD9763实现数/模转换，输出两路模拟信号。

这两路信号经过正交调制器AD8346正交调制输出，实现QPSK调制。

因为正交调制器输出的信号功率较小，所以将其经过模拟放大器放大和带通滤波，之后再送到输出。

在整个调制系统中，FPGA模块的软件设计是最为重要的，也是进行系统优化的主要部分，它的优劣会直接影响整个系统的性能。

下面对这部分进行详细的介绍。

2 软件部分实现原理FPGA模块的软件设计部分包括以下几个方面：编码、交织、串并变换、扩频、匹配滤波以及复位和时钟。

2．1 编码和交织数字通信中经常使用信道编码加交织模块来提高数据传输的可靠性和有效性。

为了达到一定的增益要求，选择卷积码中纯编码增益为3.01的（1,1,6）码（在大信噪比下），并对其进行增信删余。

QPSK的FPGA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。

QPSK数字调制技术，具有频谱利用率高、频谱特性好、抗干扰性能强、传输速率快等突出特点，在移动通信、卫星通信中具有广泛应用价值，但是基于FPGA的全数字QPSK 调制解调仍在进一步研究发展中。

本文首先叙述了QPSK调制解调技术的工作原理和数字式调制与解调的特点。

其次对QPSK的调制和解调设计展开讨论。

设计包括QPSK的调制、解调两部分，基于对整个设计的要求进行分析及对QPSK实现FPGA进行功能的分解，以此划分成比较小的模块，自下而上设计系统；根据QPSK的原理分别画出QPSK调制、解调的实现框图。

设计中设定每个比特对应特定的载波，并以载波作为比较，实现最后的对应的输出结果。

最后基于VHDL 语言分别完成QPSK的调制与解调，完成系统的设计方案，在MAX+PLUSII 环境下对模块逻辑、时序进行仿真调试的仿真结果表明了该设计的正确性，并综合得出RTL的结构图。

关键词：QPSK,FPGA,调制,解调FPGA IMPLEMENTATION OF QPSKABSTRACTTechnology of digital modulation and demodulation plays an important role in digital communication system and the combination of digital communication technology and FPGA is certainly a digital modulation technique has features of high-spectrum utilization ratio，better spectrum specification, stronger anti-interference performance and faster baud rate and has been applied widely in mobile communication system and satellite communication system．But all-digital QPSK modulation and demodulation based on FPGA is still towards further research and development．At first, this paper describes the principle of QPSK modulation and demodulation technology as well as the characteristics of digital modulation and demodulation. In the following words we mainly provide the discussion combined with the research and design of the QPSK modulation and demodulation .This design has two parts, which are QPSK modulation and demodulation .The analysis on the whole design requirement and the decomposition of QPSK function in FPGA lay the basis for the smaller divided modules. Then we can start up the bottom-up design .Respectively, we draw QPSK modulation and demodulation diagram on the basis of the principle of QPSK. The design supposes each bit corresponds to a specific carrier .To achieve the final result of the corresponding output, we should take carrier as a comparison. In the end, we use VHDL to achieve the QPSK modulation and demodulation. After completing the whole system design, it goes on with simulation on module logic, timing in the MAX+PLUSII environment. The simulation results indicate that the design is correct and comprehensively deduce the RTL's chart.KEY WORDS：QPSK, FPGA, Modulation, Demodulation目录前言 (1)第1章绪论 (1)§设计的依据与意义 (2)§同类产品的概况 (2)第2章数字通信系统 (4)§通信系统的数字化 (4)§数字通信与模拟通信的性能比较 (5)§数字通信系统的基本组成部分 (5)§数字调制技术 (8)§数字调制的方法 (8)§PSK--又称相移键控法 (9)§FSK--又称频移键控法 (9)§ASK--又称幅移键控法 (10)§MASK--又称多进制数字调制法 (10)§QAM--又称正交幅度调制法 (10)§MSK--又称最小移频键控法 (11)§GMSK--又称高斯滤波最小移频键控法 (11)第3章FPGA与VHDL语言介绍 (12)§FPGA介绍 (12)§FPGA的发展历史 (12)§FPGA的基本特点 (13)§FPGA的优点 (14)§VHDL语言介绍 (14)§VHDL语言发展回顾 (14)§VHDL系统设计的特点 (15)§VHDL系统优势 (16)第4章四相移相键控（QPSK） (18)§QPSK概述 (18)§QPSK的特点 (18)§QPSK的原理 (18)§QPSK的调制和解调 (20)§调制 (20)§解调 (22)§QPSK应用 (23)第5章QPSK的FPGA实现 (23)§引言 (23)§QPSK调制电路FPGA实现及仿真： (23)§QPSK解调电路FPGA实现及仿真 (26)结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)附录 (33)前言QPSK是在无线通信中应用比较广泛的一种调制方式，它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性。

基于FPGA的BPSK调制与解调器设计FPGA (Field-Programmable Gate Array)是一种可编程逻辑设备，能够实现数字电路的设计和实现。

BPSK(Binary Phase Shift Keying)是一种调制技术，常用于数字通信中。

本文将介绍如何基于FPGA设计一个BPSK调制与解调器。

首先，我们需要了解BPSK调制与解调的原理。

BPSK调制将二进制数据转换为正负的相位差异，其中“1”表示正相位，“0”表示负相位。

解调器则将接收到的信号解调为相应的二进制数据。

FPGA可以用于实现BPSK调制与解调器的设计，具有灵活性和高性能。

下面是一个简单的BPSK调制与解调器的设计流程：1.确定FPGA的型号和资源：根据设计需求，选择合适的FPGA型号和资源，包括逻辑门、片上存储器等，以满足设计要求。

2.信号生成与调制：使用FPGA内部的时钟信号生成器生成时钟信号，然后使用逻辑门实现二进制数据的生成。

通过相位控制电路，将生成的二进制数据转换为正弦波信号，实现BPSK调制。

3.发送信号：使用FPGA的GPIO引脚或其他输出接口将调制后的信号发送出去。

可以通过DAC芯片将数字信号转换为模拟信号，然后通过无线电频率调谐电路发送出去。

4.接收信号与解调：接收到的信号经过模拟前端的放大与滤波处理后，使用ADC芯片将模拟信号转换为数字信号。

接着，使用FPGA的GPIO引脚或其他输入接口将数字信号输入FPGA内部。

5.解调处理与数据恢复：使用FPGA的逻辑门实现解调处理过程，通过比较接收到的信号相位与参考信号相位的差异，恢复出原始数据。

可以使用时钟信号控制数据恢复过程，确保数据的完整性和准确性。

6.输出结果与数据处理：通过FPGA的GPIO引脚或其他输出接口将已解调的二进制数据输出。

可以使用逻辑门对输出数据进行处理，例如进行CRC校验等。

设计完成后，可以将设计好的FPGA程序烧录到FPGA芯片中，并通过测试与调试确保其功能正常。

基于FPGA的QPSK系统设计QPSK一、实验目的1、利用FPGA实现QPSK调制解调电路设计与实现，加深对QPSK的理性认识，通过实践提高动手能力以及理论联系实际的能力 2、通过对电路模块的组合使用构成通信系统，加深对通信系统的认识和理解，进一步体会《通信原理》课程中的理论知识 3、通过本次试验进一步掌握对Quartus II软件以及VHDL编程语言的使用4、通过本次课程设计的实践提高我们的实践操作能力、提高分析问题和解决问题的能力二、设计任务及要求利用FPGA实现QPSK调制解调电路设计与实现，用FPGA进行数据处理。

实验中给定FPGA模块，D/A转换、A/D转换以及乘法器模块三、实验原理1、FPGA简介目前以硬件描述语言（Verilog 或 VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至 FPGA 上进行测试，是现代 IC 设计验证的技术主流。

这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路（比如AND、OR、XOR、NOT）或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。

在大多数的FPGA里面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器（Flip－flop）或者其他更加完1QPSK整的记忆块。

系统设计师可以根据需要通过可编辑的连接把FPGA内部的逻辑块连接起来，就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。

一个出厂后的成品FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者而改变，所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。

FPGA一般来说比ASIC（专用集成芯片）的速度要慢，无法完成复杂的设计，而且消耗更多的电能。

但是他们也有很多的优点比如可以快速成品，可以被修改来改正程序中的错误和更便宜的造价。

厂商也可能会提供便宜的但是编辑能力差的FPGA。

因为这些芯片有比较差的可编辑能力，所以这些设计的开发是在普通的FPGA上完成的，然后将设计转移到一个类似于ASIC的芯片上。

另外一种方法是用CPLD（复杂可编程逻辑器件备）。

基于FPGA的QPSK及OQPSK信号调制解调电路
0 引言
调制识别技术在军事、民用领域都有十分广泛的应用价值，近年来一直受到人们的关注。

随着更多调制方式的使用，调制识别技术也在不断向前发展，并应用于各个领域。

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 种：振幅键控(ASK)、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，它们可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)中应用较广泛的一种调制方式。

交错正交相移键控(OQPSK)是继QPSK 之后发展起来的一种恒包络数字调制技术，是QPSK 的一种改进形式，也称为偏移四相相移键控(offset-QPSK)技术。

为此，本文研究了基于FPGA 的QPSK 以及OQPSK 的调制解调电路的实现方法，并给出了其在QuartusII 环境下的仿真结果。

1 QPSK 的调制与解调
QPSK 信号有00、01、10、11 四种状态。

它对输入的二进制序列首先必须进行分组，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 所示的方法产生。

由于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，然后将其还原成串行二进制数字信号，以完成QPSK 信号的解调。

其解调过程如图2。

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。

1 引言交错正交相移键控(OQPSK)是继QPSK之后发展起来的一种恒包络数字调制技术，是QPSK的一种改进形式，也称为偏移四相相移键控（offset－QPSK），有时又称为参差四相相移键控（SQPSK）或者双二相相移键控（Double－QPSK）等。

它和QPSK有同样的相位关系，也是把输入码流分成两路，然后进行正交调制。

与普通的QPSK比较，交错正交相移键控的同相与正交两支路的数据流在时间上相互错开了半个码元周期，而不像QPSK那样I、Q两个数据流在时间上是一致的(即码元的沿是对齐的)。

OQPSK信号中，I(同相)、Q(正交)两个数据流，每次只有其中一个可能发生极性转换。

所以每当一个新的输入比特进入调制器的I 或Q信道时，输出的OQPSK信号中只有0°、±90°三个相位跳变值，而根本不可能出现180°相位跳变。

所以频带受限OQPSK的信号包络起伏比频带受限QPSK 的信号小，经限幅放大后频带展宽得少，故OQPSK性能优于QPSK。

本设计中OQPSK解调器接收端接收的信号是10.7MHz已调信号，按照软件无线电的设计思想，先进行计算机的模拟仿真，充分利用FPGA的特点，成功实现了对的10.7MHz的OQPSK信号差分解调。

解调器的技术指标为：解调器输出码：256 kb/s 、TTL电平；解调器输出时钟：256 KHz 、占空比50％。

2解调器的设计与FPGA实现2.1总体方案设计解调器前端的载波恢复部分采用分离元件实现，这里不做详细介绍，大家可以参考经典锁相环电路进行设计。

本文将详细介绍解调器后端的数字部分（位同步和差分解调）的FPGA实现。

解调器的数字部分原理框图如图1所示。

位时钟信号可以由I路信号提取也可以由Q路信号来提取，本设计中由I 路信号来提取。

并串变换之后就完成了信号的解调。

后边的HDB3编码是为了便于传输和其他处理，比如解调后的信号送计算机处理等等。

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。

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。

1 引言1．1 研究背景自1897年意大利科学家G.Marconi首次使用无线电波进行信息传输并获得成功后，在一个多世纪的时间中，在飞速发展的计算机和半导体技术的推动下，无线通信的理论和技术不断取得进步，今天，无线移动通信已经发展到大规模商用并逐渐成为人们日常生活不可缺少的重要通信方式之一。

随着数字技术的飞速发展与应用数字信号处理在通信系统中的应用越来越重要。

数字信号传输系统分为基带传输系统和频带传输系统。

频带传输系统也叫数字调制系统，该系统对基带信号进行调制，使其频谱搬移到适合信道传输的频带上数字调制信号有称为键控信号。

在调制的过程中可用键控[1]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三种：正交幅度调制（QAM）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。

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[2]。

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。

如果产生每一种信号需要一个硬件电路甚至一个模块，那么能产生几种、十几种通信信号的通信机的电路将相当复杂，体积重量将会很大，而且要增加新的调制方式也是十分困难的。

在众多调制方式中，四相相移键控(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)信号由于抗干扰能力强而得到了广泛的应用[3], [4]，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[5]，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[6]。

现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)是20世纪9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[7]。

基于ＦＰＧＡ的ＱＤＰＳＫ调制解调技术的研究及实现作者：王磊厉彦峰来源：《电脑知识与技术·学术交流》2008年第20期摘要：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)20-30237-03The Research and Implementation of the Modem Technology QDPSK Vased on FPGAWANG Lei, LI Yan-feng(Tianjin Industry University, Information and Communication Engineering Institute, Tianjin 300160, China)Abstract: This paper describes the modem system and the development of the FPGA-related knowledge, introduced the QDPSK modem systems theory algorithm, the QDPSK demodulator modulation system to achieve the specific method.Key words: FPGA; QDPSK; Modem technology1 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。

目录摘要：本文 (1)关键字： (2)1设计分析 (2)1.1设计目的 (2)1.2 设计任务与要求 (2)1.3 设计原理分析 (3)2系统控制器模块分析 (3)2.1 VHDL简介 (3)2.1.1VHDL具有以下特点： (3)2.1.1.1功能强大、设计灵活 (3)2.1.1.2支持广泛、易于修改 (4)2.1.1 .3强大的系统硬件描述能力 (4)2.1.1.4独立于器件的设计、与工艺无关 (4)2.1.1.5很强的移植能力 (4)2.1.1.6编辑本段优势 (4)2.2 FPGA简介 (5)2.2.1FPGA工作原理 (5)2.2.2FPGA芯片结构 (6)2.2.3基本特点 (7)2.3 QPSK简介 (8)2.3.1QPSK正交调制器原理图 (8)2.3.2QPSK相干解调原理图 (9)2.4 QPSK调制电路的FPGA实现及仿真 (9)2.4.1 基于FPGA的QPSK调制电路方框图 (9)24.2 调制电路VHDL程序及仿真结果 (10)2.5 QPSK解调电路的FPGA实现及仿真 (12)2.5.1 基于FPGA的QPSK解调电路方框图 (12)2.5.2解调电路VHDL程序及仿真结果 (12)3结论 (15)4参考文献 (16)摘要：本文采用FPGA设计芯片技术对多进制数字通信技术的QPSK调制器实现进行了研究与分析，将调制器中原有多种专用芯片的功能集成在一片大规模可编程逻辑器件FPGA芯片上，实现了高度集成化、小型化、实际研究仿真表明，该方案具有突出的灵活性和高效性，为设计者提供了多种可自由选择的设计方法和工具。

关键字：FPGA、QPSK、数字通信随着电子技术的不断发展与进步，电子设计系统设计方法发生了很大的变化，传统的设计方法正在退出历史的舞台，而基于EDA技术的芯片设计正在成为电子系统设计的主流。

随着现代信息技术的发展，模拟调制技术越来越不能满足日益发展的移动通信、视频信号传输以及卫星通信的要求，数字调制技术日益得到重视。

基于FPGA的QPSK及OQPSK信号调制和解调电路设计李冰清;冯小平;王俊刚;赵联涛
【期刊名称】《电子元器件应用》
【年(卷),期】2008(10)4
【摘要】数字调制解调技术在数学通信中占有非常重要的地位,随着更多调制方式的使用,调制解调技术也在不断向前发展,并应用与各个领域.为此,文中研究了基于FPGA的QPSK及OQPSK的调制解调电路的实现方法,并给出了其在QuartusⅡ环境下的仿真结果.
【总页数】3页(P41-43)
【作者】李冰清;冯小平;王俊刚;赵联涛
【作者单位】西安电子科技大学,陕西,西安,710071;西安电子科技大学,陕西,西安,710071;西安电子科技大学,陕西,西安,710071;西安电子科技大学,陕西,西安,710071
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.QPSK信号调制解调系统设计与FPGA实现 [J], 马劲松
2.基于FPGA的QPSK调制解调电路设计与实现 [J], 杨大柱
3.基于FPGA的QPSK调制解调电路设计与实现 [J], 杨大柱
4.基于FPGA的OQPSK解调器的设计与实现 [J], 张学平;王应生;邹传云
5.一种基于FPGA的OQPSK软解调简化算法 [J], 雷一昇
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