【正文】 Q260046902 專業(yè)做論文 IV基于FPGA的ASK載波傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要： 現(xiàn)代通信系統(tǒng)的發(fā)展隨著VHDL等設(shè)計(jì)語言的出現(xiàn)和ASIC的應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)新的階段，普通的傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能滿足使用需求。由于大多數(shù)信號(hào)都是帶通型的，所以必須先用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)節(jié)，形成數(shù)字調(diào)制信號(hào)再進(jìn)行傳輸。因而，調(diào)制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代通信的重要手段。本文在研究ASK傳輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，基于FPGA設(shè)計(jì)了它的調(diào)制解調(diào)仿真實(shí)現(xiàn)方案。首先確定了ASK傳輸系統(tǒng)的仿真方案。其次編寫了方案所需的程序，包括基帶信號(hào)的產(chǎn)生，調(diào)制及解調(diào)實(shí)現(xiàn)功能。最后，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，對(duì)結(jié)果中的錯(cuò)誤進(jìn)行分析并改進(jìn)方案。結(jié)果表明用FPGA控制ASK傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單，誤碼率低。提高了數(shù)字通信系統(tǒng)的效率，降低了成本。關(guān)鍵詞： ASK技術(shù)；調(diào)制；解調(diào)；誤碼The design of ASK carrier transmission system based on FPGAAbstract: The development of modern Communication system enters on a new stage along with the appearance of VHDL and implement of ASIC. The method of ordinary transmission system design already could not meet the operation requirements. Because most of the real signal are band pass signal, it is necessary to use base band signal to modulate carrier wave and generate digital modulation signal to be transferred, thus the technology of the modulation and demodulation is the important methods of the modern munication. Based on the study of ASK carrier transmission system, the simulation on ASK modulation and demodulation has been designed based on FPGA. Firstly, the design of simulation on ASK carrier transmission system was chosen. Secondly, the required procedure has piled, including base band signal producing, function of modulation and demodulation realizing. Finally, the simulation on the overall system was conducted. Then, the result mistake was analyzed and the design was improved. The result indicates the method of demodulation, which control the output of ASK by FPGA, is simple. The error code rate is low. The efficiency is improved. The efficiency of digital munication system is advanced and the cost is lowered.Key words: Amplitudeshift keying technology, Modulation, Demodulation, Error code目 錄第1章 緒 論 1 課題背景 1 課題目的和意義 2 論文內(nèi)容安排 3第2章 方案的設(shè)計(jì) 4 方案涉及的技術(shù) 4 通信系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 4 ASK調(diào)制解調(diào)技術(shù) 8 整體方案設(shè)計(jì) 13 本章小結(jié) 14第3章 ASK調(diào)制系統(tǒng)軟件仿真 15 調(diào)制系統(tǒng)仿真建模 15 調(diào)制程序 15 ASK調(diào)制系統(tǒng)仿真 17 仿真結(jié)果調(diào)試 18 本章小結(jié) 20第4章 ASK解調(diào)系統(tǒng)軟件仿真 21 解調(diào)系統(tǒng)仿真建模 21 解調(diào)程序 21 ASK解調(diào)系統(tǒng)仿真 22 仿真結(jié)果調(diào)試 23 本章小結(jié) 25第5章 ASK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)綜合仿真 26 基帶信號(hào)的輸入 26 m序列簡(jiǎn)介 26 m序列的實(shí)現(xiàn) 27 綜合仿真 29 仿真結(jié)果調(diào)試 30 本章小結(jié) 33結(jié) 論 34致 謝 35參考文獻(xiàn) 36附錄： 源程序 37 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 第1章 緒 論 課題背景現(xiàn)代通信系統(tǒng)是時(shí)代生命線。現(xiàn)代通信已經(jīng)不再是單一的電話網(wǎng)或電報(bào)文字通信網(wǎng)，而是一個(gè)綜合的為多種信息服務(wù)的通信網(wǎng)。為適應(yīng)世界性的政治與經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的需要，人類已經(jīng)迅速建立起世界性的全球通信網(wǎng)。通信網(wǎng)已經(jīng)成為支撐現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的最重要的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之一。改革開放以來，我國(guó)的通信建設(shè)有了迅速的發(fā)展，但與一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比還是比較落后。隨著時(shí)代的發(fā)展，用戶不再滿足于聽到聲音，而且還要看到圖像；通信終端也不局限于單一的電話機(jī)，而且還有傳真機(jī)和計(jì)算機(jī)等數(shù)據(jù)終端?，F(xiàn)有的傳輸媒介電纜、微波中繼和衛(wèi)星通信等將更多地采用數(shù)字傳輸。傳遞信息所需的一切技術(shù)設(shè)備的總和稱為通信系統(tǒng)。圖11為通信系統(tǒng)的一般模型。信息源發(fā)送設(shè)備傳輸媒介接收設(shè)備收信者干擾圖11 通信系統(tǒng)的一般模型圖11中，信息源可以通過輸出信號(hào)的性質(zhì)不同分為模擬信源和數(shù)字信源，由于信息源產(chǎn)生信息的種類和速率不同，因而對(duì)傳輸系統(tǒng)的要求也各不同。發(fā)送設(shè)備的基本功能是將信源和傳輸媒介匹配起來，即將信源產(chǎn)生的信息信號(hào)變換為便于傳輸?shù)男盘?hào)形式，送往傳輸媒介，調(diào)制是最常見的變換方式。發(fā)送設(shè)備還包括為達(dá)到某種特殊要求所進(jìn)行的各種處理，如多路復(fù)用、保密處理、糾錯(cuò)編碼處理等。傳輸媒介是從發(fā)送設(shè)備到接收設(shè)備之間信號(hào)傳遞所經(jīng)過的媒介，它可以是無線的，也可以是有線的。在實(shí)際的傳輸過程中必然會(huì)引入干擾，如熱噪聲、衰落、脈沖干擾等。媒介的固有特性和干擾特性直接關(guān)系的變換方式的選取。接收設(shè)備的基本功能是完成發(fā)送設(shè)備的反變換，即進(jìn)行解調(diào)、譯碼、解密等。它的任務(wù)是從帶有干擾的信號(hào)中正確恢復(fù)原始信息來，對(duì)于多路復(fù)用信號(hào)，還包括解除多路復(fù)用，實(shí)現(xiàn)正確分路。通信系統(tǒng)的發(fā)展日新月異。20世紀(jì)末，EDA（ElectronicDesignAutomation電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展。它的核心已日趨轉(zhuǎn)向基于計(jì)算機(jī)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)。EDA技術(shù)在硬件實(shí)現(xiàn)方面融合了大規(guī)模集成電路制造技術(shù)，IC版圖設(shè)計(jì)技術(shù)、ASIC測(cè)試和封裝技術(shù)、FPGA/CPLD編程下載技術(shù)等。采用EDA技術(shù)來設(shè)計(jì)并測(cè)試通信系統(tǒng)，能有效地縮小了系統(tǒng)的體積,降低了成本,增加了可靠性。EDA技術(shù)中的VHDL語言使得設(shè)計(jì)具有良好的可移植性及產(chǎn)品升級(jí)的系統(tǒng)性。 課題目的和意義這個(gè)課題是基于FGPA設(shè)計(jì)并制作一個(gè)ASK載波傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)字信號(hào)的載波傳輸。傳輸數(shù)據(jù)速率不低于8kbps。通過這個(gè)課題理解掌握課題涉及的相關(guān)內(nèi)容，熟練使用相關(guān)開發(fā)工具軟件，掌握基本的有線傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成，熟悉數(shù)字信號(hào)載波傳輸?shù)幕痉绞剑徽莆栈镜挠布娐氛{(diào)試方法。通過這個(gè)課題，可以了解到模擬化和數(shù)字化的區(qū)別： 模擬調(diào)制就是用模擬信號(hào)調(diào)制載波，數(shù)字調(diào)制就是用數(shù)字信號(hào)調(diào)制載波。采用數(shù)字化的好處很多，最明顯的是抗干擾性能得到加強(qiáng)，容易加密等等。數(shù)字信號(hào)傳輸和模擬信號(hào)傳輸是不一樣的，模擬信號(hào)一般通過高頻調(diào)制以后就可以通過線路進(jìn)行傳輸，接收端對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行解調(diào)后，就可以輸出模擬信號(hào)；而數(shù)字信號(hào)傳輸就不同了，數(shù)字信號(hào)不但需要調(diào)制，調(diào)制之前還要進(jìn)行編碼，接收端對(duì)輸入信號(hào)首先進(jìn)行解調(diào)，然后再解碼。經(jīng)過編碼的信號(hào)一般含有同步頭，用戶碼、數(shù)據(jù)碼、自由碼、結(jié)束碼等，這叫做一幀編碼，數(shù)字信號(hào)就是一幀，一幀地進(jìn)行傳送的，如MPEG數(shù)字信號(hào)，每幀為188bit。對(duì)數(shù)字信號(hào)解碼也必須按順序，一幀，一幀地進(jìn)行。數(shù)碼通信的好處是，可以把多路信號(hào)，或多個(gè)用戶信號(hào)同時(shí)擠在一條線路上，只要這條線路傳輸碼率足夠高。這種情況叫打包，或就信號(hào)復(fù)用，解碼時(shí)，則需要先拆包（也叫解復(fù)用）后才能解碼。打包的原理就是上面的幀編碼原理，不同傳輸系統(tǒng)，幀編碼的長(zhǎng)度是不一樣的，因此在進(jìn)行多種信號(hào)傳輸過程中，經(jīng)常要拆包和重新打包。數(shù)字信號(hào)的載波調(diào)制是通信系統(tǒng)中很重要部分，我們之所以在信源編碼和傳輸通道之間插入信道編碼是因?yàn)橥ǖ兰跋鄳?yīng)的設(shè)備對(duì)所要傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)有一定的限制，未經(jīng)處理的數(shù)字信號(hào)源不能適應(yīng)這些限制。由于傳輸信道的頻帶資源總是有限的，因此提高傳輸效率是通信系統(tǒng)所追求的最重要的指標(biāo)之一。模擬通信很難控制傳輸效率，我們最常見到的單邊帶調(diào)幅（SSB）或殘留邊帶調(diào)幅（VSB）可以節(jié)省近一半的傳輸頻帶。由于數(shù)字信號(hào)只有0和1兩種狀態(tài)，所以數(shù)字調(diào)制完全可以理解為像報(bào)務(wù)員用開關(guān)電鍵控制載波的過程，因此數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式就顯得較為單純。在對(duì)傳輸信道的各個(gè)元素進(jìn)行最充分的利用時(shí)可以組合成各種不同的調(diào)制方式，并且可以清晰的描述與表達(dá)其數(shù)學(xué)模型。所以常用的數(shù)字調(diào)制技術(shù)有2ASK、4ASK、8ASK、BPSK、QPSK、8PSK、2FSK、4FSK等，頻帶利用率從1bit/s/Hz～3bit/s/Hz。更有將幅度與相位聯(lián)合調(diào)制的QAM技術(shù)，目前數(shù)字微波中廣泛使用的256QAM的頻帶利用率可達(dá)8bit/s/Hz，八倍于2ASK或BPSK。此外，還有可減小相位跳變的MSK等特殊的調(diào)制技術(shù)，為某些專門應(yīng)用環(huán)境提供了強(qiáng)大的工具。近年來，四維調(diào)制等高維調(diào)制技術(shù)的研究也得到了迅速發(fā)展，并已應(yīng)用于高速M(fèi)ODEM中，為進(jìn)一步提高傳輸效率奠定了基礎(chǔ)。總之，數(shù)字通信所能夠達(dá)到的傳輸效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于模擬通信，調(diào)制技術(shù)的種類也遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于模擬通信，大大提高了用戶根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要選擇系統(tǒng)配置的靈活性?，F(xiàn)代通信系統(tǒng)是一個(gè)十分復(fù)雜的工程系統(tǒng)，通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究也是一項(xiàng)十分復(fù)雜的技術(shù)。由于技術(shù)的復(fù)雜性，在現(xiàn)代通信技術(shù)中，越來越重視采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來進(jìn)行系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)。隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)從仿真研究和設(shè)計(jì)輔助工具，發(fā)展成為今天的軟件無線電技術(shù)，這就使通信系統(tǒng)的仿真研究具有更重要和更實(shí)用的意義。而其中數(shù)字信號(hào)的傳輸以成為重中之重。 論文內(nèi)容安排論文的第1章介紹了課題的背景、目的和意義。第2章介紹了通信系統(tǒng)的調(diào)制技術(shù)以及ASK調(diào)制技術(shù)。第3章、第4章講述了ASK的調(diào)制和解調(diào)的軟件仿真。第5章介紹ASK調(diào)制系統(tǒng)的綜合仿真。第2章 方案的設(shè)計(jì) 方案涉及的技術(shù)在通信系統(tǒng)中，最重要的是調(diào)制解調(diào)部分：首先，由于頻率資源的有限性，限制了我們無法用開路信道傳輸信息。再者，通信的最終目的是遠(yuǎn)距離傳遞信息。由于傳輸失真、傳輸損耗以及保證帶內(nèi)特性的原因，基帶信號(hào)是無法在無線信道或光纖信道上