【正文】 從中可以看出，經(jīng)過(guò)加噪處理后，信號(hào)的星座圖明顯變差，也同時(shí)表明 QAM 信號(hào)的容噪性能很弱，只能工作在高信噪比的情況下，在較低的信噪比情況下，仍然需要使用 QPSK。 %調(diào)制 ynoisy=awgn(y,15,39。實(shí)際上在MQAM 相干解調(diào)器中，最關(guān)鍵也是最難實(shí)現(xiàn)的模塊是同步模塊，包括載波恢復(fù)模塊和定時(shí)恢復(fù)模塊。這些技術(shù)的研究，主要是圍繞充分節(jié)省頻譜和高效率的利用頻帶展開(kāi)的。 m=339。 end always(posedge x) begin //此過(guò)程完成 two_ASK 信號(hào)的解調(diào) if(!reset) begin m=339。 //計(jì)數(shù)器 reg[2:0] m。 圖 two_ASK 模塊綜合后得到的 RTL 結(jié)構(gòu)示意圖 在 Quartus 中仿真后，其結(jié)果如圖 示。 end else begin if (t==239。 //模塊工作時(shí)鐘 input reset。 %系統(tǒng)帶寬 x1=(Bsfc/2)*N/(2*Bs)。t (ms)39。t (ms)39。) ylabel(39。 yr(yr0)=1。 %DSBSC AM 已調(diào)信號(hào) S=T2F(s)。 %時(shí)域橫坐標(biāo) f=linspace(Bs,Bs,N)+eps。而非相干解調(diào)和相干解調(diào)存在著 3dB 的性能差異。 當(dāng)發(fā)送 的信息比特為“ 1”時(shí)，輸入的 2ASK 信號(hào)為 tA c?cos ，則經(jīng)過(guò)圖后的輸出信號(hào)為 )()( tnAty c?? ，這里 A 為信號(hào)幅度， )(tnc 為輸出信號(hào)中的噪聲成分。雖然 2ASK 的抗干擾性不如其它調(diào)制方式，在無(wú)線通信中未得到實(shí)際應(yīng)用，但由于其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，在光纖通信中獲得廣泛使用。幸運(yùn)地是， FPGA 廠商、 EDA 工具供應(yīng)商正在通力合作解決 65nm FPGA 獨(dú)特的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。這樣，同一片F(xiàn)PGA、不同的編程數(shù)據(jù)，可以產(chǎn)生不同的電路功能。 FPGA 是由存放在片內(nèi) RAM 中的程序來(lái)設(shè)置其工作狀態(tài)的。 (2)FPGA/CPLD 芯片在出廠之前都做過(guò)百分之百的測(cè)試，不需要設(shè)計(jì)人員承 擔(dān)投片風(fēng)險(xiǎn)和費(fèi)用，設(shè)計(jì)人員只需在自己的實(shí)驗(yàn)室里就可以通過(guò)相關(guān)的軟硬件環(huán)境來(lái)完成芯片的最終功能設(shè)計(jì)。這兩種器件兼容了 PLD 和通用門陣列的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模的電路，編程也很靈活。 (5)Simulink 動(dòng)態(tài)仿真功能。 MATLAB 是以解釋方式工作的，即它對(duì)每條語(yǔ)句解釋后立即執(zhí)行，鍵入算式無(wú)需編譯立即得出結(jié)果，若有錯(cuò)誤也立即作出反應(yīng)，便于編程者立即改正。工程師 Jack Little 將 MATLAB 用 C語(yǔ)言重寫(xiě)， 1984 年成立 MathWorks 公司， MATLAB 正式推向市場(chǎng)。目前 OFDM 技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于廣播式的音頻和視頻領(lǐng)域以及民用通信系統(tǒng)中，主要的應(yīng)用包括：非對(duì)稱的數(shù)字用戶環(huán)線(ADSL)、數(shù)字視頻廣播 (DVB)、高清晰度電視 (HDTV)、無(wú)線局域網(wǎng) (WLAN)和第 4代 (4G)移動(dòng)通信系統(tǒng)等。 正交頻分復(fù)用 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing 簡(jiǎn)稱“ OFDM” )是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)。因此，MFSK 多用于調(diào)制速率較低及多徑延時(shí)比較嚴(yán)重的信道，如無(wú)線短波信道 。 頻移鍵控 FSK（ Frequencyshift keying）是利用載波的頻率變化來(lái)傳遞數(shù)字信息的一種數(shù)字調(diào)制技術(shù) ， 它利用基帶數(shù)字信號(hào)離散取值特點(diǎn)去鍵控載波頻率來(lái) 傳遞信息 。 相比較而言， 抗干擾性能強(qiáng)、誤碼性能好、頻譜利用率高的多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制技術(shù) 得到了廣泛的應(yīng)用。以往，人們認(rèn)為多電平 QAM 信號(hào)的特征不適合在移動(dòng)環(huán)境中進(jìn)行傳輸。應(yīng)該注意：此處所謂的“線性”，是指這類調(diào)制技術(shù)要求通信設(shè)備從頻率變換到放大和發(fā)射的過(guò)程中保持充分的線性。這種用基帶數(shù)字信號(hào)控制高頻載波，把基帶數(shù)字信號(hào)變換為頻帶數(shù)字信號(hào)的過(guò)程稱為數(shù)字調(diào)制。與模擬通信相比，數(shù)字通信具有許多優(yōu)良的特性，它的主要缺點(diǎn)就是設(shè)備復(fù)雜并且需要極大的傳輸帶寬。在資源允許下，還可以實(shí)現(xiàn)多路調(diào)制，并能對(duì)每一路發(fā)射信號(hào)的幅度和相位進(jìn)行細(xì)調(diào)，這也是實(shí)現(xiàn) 3G 智能波束跟蹤算法的基礎(chǔ)。在具體設(shè)計(jì)仿真之前，首先查閱大量 低中頻數(shù)字調(diào)制技術(shù)的 相關(guān)資料與系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，了解 低中頻數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 原理，學(xué)習(xí)掌握應(yīng)用軟件，熟練運(yùn)用軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真 。 通過(guò)本研究可以為自己 今后從事無(wú)線通信系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)奠定重要的基礎(chǔ)。調(diào)制技術(shù)是移動(dòng)通信中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，根據(jù)不同的無(wú)線信道的特點(diǎn)選擇合適的、高效的調(diào)制方式對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能非常重要。在資源允許下，還可以實(shí)現(xiàn)多路調(diào)制，并能對(duì)每一路發(fā)射信號(hào)的幅度和相位進(jìn)行細(xì)調(diào)，這也是實(shí)現(xiàn) 3G 智能波束跟蹤算法的基礎(chǔ)。用軟件無(wú)線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字調(diào)制靈活性好，可以通過(guò)空中下載實(shí)現(xiàn)不同的調(diào)制方式，從而適應(yīng)不同的通信體制。 軟件無(wú)線電技術(shù)的出現(xiàn)是電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一次巨大飛躍，將會(huì)給電子技術(shù)帶來(lái)深刻變革。它以現(xiàn)代通信理論為基礎(chǔ)，以數(shù)字信號(hào)處理為核心，以微電子技術(shù)為支撐，突破了傳統(tǒng)的無(wú)線電臺(tái)以功能單一、可擴(kuò)展性差的硬件為核心的設(shè)計(jì)局限性，強(qiáng)調(diào)以可編程的硬件作為通用平臺(tái)，盡量的用可升級(jí)、可重配置的 軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)各種無(wú)線電功能的設(shè)計(jì)新思路。隨著 軟件無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展，人們可以通過(guò)在通用的通信硬件平臺(tái)上加載不同的通信軟件，來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的通信方式間的轉(zhuǎn)換 .而數(shù)字調(diào)制作為軟件無(wú)線電的主要環(huán)節(jié)，其重要性不言而喻。 software radio。 軟件無(wú)線電的概念 軟件無(wú)線電思想是 20 世紀(jì) 90 年代以后逐漸興起的一種 全新的設(shè)計(jì)思想，其完整的概念和體系結(jié)構(gòu)是由 MITRE 公司的美國(guó)科學(xué)家 Joseph Mitola 于 1992 年 5 月在NTC（ National Telesystems Conference）上明確提出，其核心是在通用的通信硬件平臺(tái)上加載不同的通信軟件，以實(shí)現(xiàn)不同的通信方式間的轉(zhuǎn)換。 顯然，理想的軟件無(wú)線電臺(tái)是對(duì)天線接收的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后直接采樣，實(shí)現(xiàn)完全的可編程性，其后所有的信號(hào)處理，包括下變頻混頻、帶通濾波、載波提取、 IQ 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 圖 軟件無(wú)線電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 （同相與正交）解調(diào)、低通濾波、位同步提取、信道編碼、信源編碼、加密等，全部由 A/D 轉(zhuǎn)換器之后的 DSP 芯片處理。應(yīng) 用 FPGA 設(shè)計(jì)功能電路時(shí)，可以讓人們的思路從傳統(tǒng)的以單片機(jī)或 DSP 芯片為核心的系統(tǒng)集成型轉(zhuǎn)向單一專用芯片型設(shè)計(jì)。 限制理想軟件無(wú)線電實(shí)現(xiàn)的主要瓶頸有 3 個(gè)： (1)天線帶寬： 22020MHz，覆蓋多個(gè) 10 倍頻程，目前無(wú)法實(shí)現(xiàn)； (2)總線數(shù)據(jù)速率要大于 5Gbit/s（根據(jù) Nyquist 定律， fs）； (3)數(shù)字處理部分的處理能力。所以調(diào)制就是將基帶信 號(hào)搬移到信道損耗較小的指定的高頻處進(jìn)行傳輸（即載波傳輸），調(diào)制后的基帶信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào)，其頻率比較高。通常，我們把數(shù)字調(diào)制與解調(diào)合起來(lái)稱為數(shù)字濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 調(diào)制 。因此使得一些復(fù)雜的調(diào)制解調(diào)體制能夠容易地用單片集成電路實(shí)現(xiàn)，并出現(xiàn)了單片系統(tǒng)（ System on Chip,SOC），它大大促進(jìn)了新型數(shù)字調(diào)制技術(shù)的發(fā)展 [1]。其次是遠(yuǎn)距離傳輸仍能保證質(zhì)量。面對(duì)移動(dòng)用戶群的持續(xù)增長(zhǎng)和新業(yè)務(wù)的層出不窮，移動(dòng)通信體系要及時(shí)適應(yīng)甚至超前于市場(chǎng)需求的步伐。 數(shù)字調(diào)制的基本類型分為振幅鍵控（ ASK）、頻移鍵控（ ASK）和相移鍵控（ PSK）。在 20 世紀(jì) 80 年代初期，當(dāng)人們選用數(shù)字調(diào)制技術(shù)時(shí)，大多把注意力集中于恒定包絡(luò)數(shù)字調(diào)制（例如，泛歐的 GSM 蜂窩網(wǎng)絡(luò)采用 GMSK） ,但在 80 年代中期以后，人們卻著重采用 QPSK 之類的線性數(shù)字調(diào)制（例如，美國(guó)的 IS54 和日本的 PDC 蜂窩網(wǎng)絡(luò)均采用 DQPSK?4/? ，美國(guó)的 IS95 蜂窩網(wǎng)絡(luò)采用 QPSK 和 OQPSK）。 此外，在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，碼分多址（ CDMA）是最主要的多址方式。樣點(diǎn)數(shù)目越多，其傳輸效率越高， QAM 調(diào)制方式發(fā)展迅速 ，有 16QAM、 32QAM、 64QAM、 128QAM、 256QAM 之分，數(shù)字越大，頻帶利用率越高，但同時(shí)抗干擾能力也隨之降低 。 多進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制（ MFSK）簡(jiǎn)稱多頻制，是 2FSK 方式的推廣 ,用不同的載波頻率代表數(shù)字信息。 頻分多路復(fù)用 （ Frequencydivision multiplexing， FDM），是一種將多路基帶信號(hào)調(diào)制到不同頻率載波上再進(jìn)行疊加形成一個(gè)復(fù)合信號(hào)的 多路復(fù)用技術(shù) 。 OFDM 系統(tǒng)比 FDM 系統(tǒng)要求的帶寬要小得多。 MATLAB 的產(chǎn)生是與數(shù)學(xué)計(jì)算分不開(kāi)的，以前的數(shù)值計(jì)算軟件包大多用 Fortran 或 C 語(yǔ)言編寫(xiě)，一個(gè)軟件包 只能解決一個(gè)局部問(wèn)題，很難推廣應(yīng)用。 (2)人機(jī)界 面友好，編程效率高。 (4)可擴(kuò)展性強(qiáng)。 FPGA 簡(jiǎn)介 FPGA 是英文 Field Programmable Gate Array 的縮寫(xiě)，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，它是在 PAL、 GAL、 EPLD 等可 編程器 件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。 可以說(shuō)， FPGA 芯片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)集成度和可靠性的最佳選擇之一。當(dāng)電路有少量改動(dòng)時(shí)，更能顯示出 FPGA/CPLD 的優(yōu)勢(shì)。因此， FPGA能夠反復(fù)使用。例如，領(lǐng)先 FPGA廠商 Xilinx 最近推出的 Virtex5系列采用 65nm 工藝，可提供高達(dá) 33萬(wàn)個(gè)邏輯單元、 1,200個(gè) I/O 和大 量硬 IP 塊。 Actel 主要提供非易失性 FPGA，產(chǎn)品主要基于反熔絲工藝和 FLASH 工藝。 （ 1）相干解調(diào)器 相干解調(diào)也稱為同步解調(diào)，一般定義為利用與接收信號(hào)同頻同相的恢復(fù)載波來(lái)進(jìn)行解調(diào)。 圖 2ASK 信號(hào)的相干解調(diào)框圖 圖 2ASK 信號(hào)的非相干解調(diào)結(jié)構(gòu)框圖 假設(shè)接收端的信號(hào)為 r（ t），則 ??? ?? ???? 0)](c os [)()( 1)](c os [)()(c os)(0011 發(fā)送 發(fā)送tttVtn tttVtntAtrccc ?? ??? （ ） 其中， V1(t）和 V0(t）分別為發(fā)送“ 1”和“ 0”的接收信號(hào)包絡(luò)，應(yīng)該在它們的眼圖最大睜開(kāi)處進(jìn)行周期性抽樣，然后送給判決器進(jìn)行判決輸出。 %ms df=1/(N*dt)。 %發(fā)送比特 m(mt0)=0。 %低通濾波器 Y=T2F(y)。輸入信號(hào) 39。2ASK 調(diào)制后波形 39。,) axis([1,+1,*max(yr)]) title([39。 x=ifft(X)/dt。可以看出， 2ASK 調(diào)制 /解調(diào)后正確恢復(fù)了原來(lái)的信號(hào)。 always(posedge clk).begin if(!reset)begin t=239。 end end end //對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制 assign y =x amp。 output y。 t=339。b0。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 圖 two_ASK 模塊綜合后得到的 RTL 結(jié)構(gòu)示意圖 圖 two_ASK 模塊仿真結(jié)果局部示意圖 MQAM調(diào)制 /解調(diào)的實(shí)現(xiàn) 在現(xiàn)代通 信中，頻譜和功率都是珍貴的資源，如何有效提高頻譜利用率一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)之一。將兩路的離散振幅分開(kāi)寫(xiě)如下 : AdAY AcAX nnnn nnnn ?? ?? ??sinc o s () 則 MQAM 已調(diào)信號(hào)的正交表示式可以寫(xiě)成： ttYttXtnTtgYtnTtgXS cccSn ncSn nM Q A M ???? s i n)(c os)(s i n)]([c os)]([ ?????? ?? () ? 圖 QAM 信號(hào)調(diào)制原理圖 根據(jù)式 ()可以得到 MQAM 信號(hào)調(diào)制原理圖，如圖 所示。程序名為 . M=16。 scatterplot(ynoise)。在實(shí)現(xiàn)時(shí)由 DD。 %加噪聲 scatterplot(y)。 圖 MQAM 信號(hào)相干解調(diào)原理圖 （