【正文】 恢復(fù) 多電平轉(zhuǎn)換 L 到 2 電平變換 L 到 2 電平變換 并 /串變換 LPF 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 z=demodulate((M),ynoise)。 %M 進(jìn)制 x=randint(5000,1,M)。信號(hào)經(jīng)過(guò)串并轉(zhuǎn)換后進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，為了抑制已調(diào)信號(hào)的頻譜擴(kuò)展，避免由于信道帶寬有限而造成碼間干擾，基帶信號(hào)要經(jīng)過(guò)預(yù)調(diào)制低通濾波器，濾波后的信號(hào)經(jīng)過(guò)正交載波調(diào)制，得到I、 Q 兩路信號(hào)，兩路信號(hào)的相加和即為 MQAM 已調(diào)信號(hào)。單獨(dú)使用幅度或者相位攜帶信息時(shí)，不能充分利用信號(hào)平面，頻譜利用率不高，對(duì)頻譜資源是一種浪費(fèi)。 else y=139。b000。 reg y。 carriers。b00。 2ASK 調(diào)制 /解調(diào)的 FPGA 實(shí)現(xiàn) （ 1） 使用 Verilog 實(shí)現(xiàn) 2ASK 調(diào)制 module two_ASK(clk,reset,x,y)。 end 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 其中的子程序 LPF 如下： function y=LPF(fc)。2ASK 解調(diào)后的波形 39。)。)； axis([1,+1,*max(m)]) xlabel(39。 yrt=real(F2T(Lpfil.*Y))。 c=cos(2*pi*fc*t)。 %kHz T=N*dt。對(duì)于這種解調(diào)方式， 其誤比特率近似值為： ???????? ??? BRNEP bbb02e xp21 () 其中， bR 為信號(hào)比特的速率， B 為接收端的等效噪聲帶寬。其原理是：首先從接收信號(hào)中提取離散的載波分量，使得所恢復(fù)的頻率及相位與接收的信號(hào)同頻同相，然后再將恢復(fù)載波與接收信號(hào)相乘，經(jīng)過(guò)低通濾波后消除二倍頻分量，最后在對(duì)信號(hào)經(jīng)過(guò)采樣、判決，即可恢復(fù)出所發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 4 低中頻數(shù)字調(diào)制方法的 FPGA 實(shí)現(xiàn) 由于中低頻數(shù)字調(diào)制的實(shí)現(xiàn)方法太多，而本人的研究時(shí)間有限，不可能在短時(shí)間內(nèi)對(duì)各種方法逐一研究，故選擇 2ASK、 MQAM、 QPSK、 OFDM 方法 ,利用 Verilog HDL語(yǔ)言和 Quartus 軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行研究。超大容量和密度使復(fù)雜的布線變得更加不可預(yù)測(cè)，由此帶來(lái)更嚴(yán)重的時(shí)序收斂問(wèn)題。 FPGA 的編程不需專用的 FPGA 編程器，只需用通用的 EPROM、 PROM編程器即可。電路設(shè)計(jì)人員使用 FPGA/CPLD 進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，不需要具備專門(mén)的 IC（集成電路）深層次的知識(shí)， FPGA/CPLD 軟件易學(xué)易用，可以使設(shè)計(jì)人員更能集中精力進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，快速將產(chǎn)品推向市場(chǎng)。它還具有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)。它是作為專用集成電路（ ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門(mén)電路數(shù)有限的缺點(diǎn) [5]。 MATLAB 軟件包括基本部分和工具箱兩大部分，具有良好的可擴(kuò)展性。 MATLAB 的語(yǔ)言規(guī)則與筆算式相似，其矩陣的行列數(shù)無(wú)需定義。到 20 世紀(jì) 70年代中期， Cleve Moler(數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)教授 )為了解決線性方程和特征值問(wèn)題，和他的同事開(kāi)發(fā)了 LINPACK 和 EISPACK 的 Fortran 子程序庫(kù)，后來(lái)又編寫(xiě)了接口程序，取名為 MATLAB。由于 OFDM 使用無(wú)干擾正交載波技術(shù)，單個(gè)載波間無(wú)需保護(hù)頻帶，這樣使得可用頻譜的使用效率更高。 在物理信道的可用帶寬超過(guò)單個(gè)原始信號(hào)所需帶寬的情況下，可將該物理信道的總帶寬分割成若干個(gè)與傳輸單個(gè)信號(hào)帶寬相同（或略寬）的子信道，每個(gè)子信道傳輸一種信號(hào) 。多頻制誤碼率隨 M 增大而增加，但與多電平調(diào)制相比 ,濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 增加的速度要小的多。 QAM 傳輸速率 很 高，通道也 可 以 優(yōu)化。其主要的研究課題有：為克服碼間干擾而 將正交頻分復(fù)用（ OFDM）技術(shù)用于 CDMA調(diào)制（ OFDMCDMA）；為提高 CDMA 系統(tǒng)的傳輸速率和自適應(yīng)性能，根據(jù)業(yè)務(wù)需濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 求提供不同傳輸速率，從而提出的多碼碼分多址 （ MCCDMA）和可變擴(kuò)頻增益的碼分多址（ VSGCDMA）等 [3]。 另一種獲得發(fā)展的數(shù)字調(diào)制技術(shù)是振幅和相位聯(lián)合調(diào)制（ QAM）技術(shù)。此外，還有許多由基本調(diào)制類型改進(jìn)或綜合而獲得的新型調(diào)制技術(shù)。而作為移動(dòng)通信核心技術(shù)之一的數(shù)字調(diào)制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高速、高效的移動(dòng)通信系統(tǒng)的重要保證。因?yàn)閿?shù)字通信是采用再生中繼方式，能夠消除噪音，再生的數(shù)字信號(hào)和原來(lái)的數(shù)字信號(hào)一樣，可繼續(xù)傳輸下去，這樣 通信 質(zhì)量便不受距離的影響，可高質(zhì)量地進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。 FPGA 技術(shù)的發(fā)展使單個(gè)芯片上集成的邏輯門(mén)數(shù)目越來(lái)越多，實(shí)現(xiàn)的功能越來(lái)越復(fù)雜，人們通過(guò)硬件編程設(shè)計(jì)和研制 ASIC，可以極大地提高芯片的研制 效率，降低開(kāi)發(fā)費(fèi)用。 本 設(shè)計(jì)題目是低中頻數(shù)字調(diào)制方法的研究及 FPGA 實(shí)現(xiàn)，故其主要任務(wù) 是系統(tǒng)仿真。 數(shù)字信號(hào)的載波傳輸與基帶傳輸?shù)闹饕獏^(qū)別就是增加了調(diào)制與解調(diào)的環(huán)節(jié)，是在復(fù)接器后增加了一個(gè)調(diào)制器，在分接器前增加一個(gè)解調(diào)器而已。 軟件無(wú)線電技術(shù)的研究沿著兩個(gè)思路進(jìn)行：一個(gè)思路是在現(xiàn)有的硬件水平上，通過(guò)將 A/D 與天線之間增加模擬環(huán)節(jié)、應(yīng)用并行處理技術(shù)、改進(jìn)算法等；另一個(gè)思路是通過(guò)多個(gè) PC 或工作站實(shí)現(xiàn)對(duì)理想軟件無(wú)線電技術(shù)的模擬（虛擬無(wú)線電），雖然不能立即投入實(shí)用，但為將來(lái)的軟件無(wú)線電技術(shù)研究提供理論指導(dǎo) [1]。 FPGA 技術(shù) 的發(fā)展使單個(gè)芯片上集成的邏輯門(mén)數(shù)目越來(lái)越多，實(shí)現(xiàn)的功能越來(lái)越復(fù)雜，人們通過(guò)硬件編程設(shè)計(jì)和研制 ASIC，可以極大地提高芯片的研制效率，降低開(kāi)發(fā)費(fèi)用?？梢?jiàn)理想的軟件無(wú)線電臺(tái)可實(shí)現(xiàn)完全的可編程性，因此可以實(shí)現(xiàn)通信中的各種調(diào)制方式，完全可以根據(jù)要求實(shí)現(xiàn) FDMA（頻分多址接入）、 TDMA（時(shí)分多址接入）和 CDMA（碼分多址接入）等各種多址方式。這種全新的設(shè)計(jì)思想使通信中的無(wú)線電臺(tái)可以適應(yīng)各種不同的通信方式，軟件無(wú)線電臺(tái)良好的兼容性和可編程性使得通信系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)主要成為 DSP（數(shù)字信號(hào)處理）軟件的研究。 FPGA。濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 數(shù)字調(diào)制技術(shù)是移動(dòng)通信中實(shí)現(xiàn)高速、高效通信的重要保證。 OFDM 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) III 目 錄 摘 要 ................................................................................................................................ I ABSTRACT .......................................................................................................................... II 1 前言 ................................................................................................................................... 1 軟件無(wú)線電的概念 ................................................................................................. 1 理想的軟件無(wú)線電及其限制的解決思路 ............................................................. 2 研究數(shù)字調(diào)制方法的目的和意義 ......................................................................... 3 實(shí)施方案及主要研究手段 ..................................................................................... 3 選題的創(chuàng)新之處 ..................................................................................................... 4 2 數(shù)字調(diào)制方法 ................................................................................................................... 5 數(shù)字調(diào)制技術(shù)簡(jiǎn)介 ................................................................................................. 5 低中頻數(shù)字調(diào)制方法的研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題 ................................................. 7 3 中低頻數(shù)字調(diào)制方法仿真所需技術(shù)和軟件簡(jiǎn)介 ........................................................... 9 MATLAB 介紹 ......................................................................................................... 9 MATLAB 簡(jiǎn)介 ............................................................................................... 9 MATLAB 的基本特點(diǎn) ................................................................................... 9 FPGA 介紹 ............................................................................................................. 10 FPGA 簡(jiǎn)介 ................................................................................................... 10 FPGA 的基本特點(diǎn) ....................................................................................... 10 FPGA 的配置方式 ....................................................................................... 11 4 低中頻數(shù)字調(diào)制方法的 FPGA 實(shí)現(xiàn) ............................................................................. 13 2ASK 調(diào)制解調(diào)方法 ............................................................................................. 13 2ASK 調(diào)制 /解調(diào)的實(shí)現(xiàn) .............................................................................. 13 2ASK 調(diào)制 /解調(diào)的 MATLAB 實(shí)現(xiàn) ............................................................ 16 2ASK 調(diào)制 /解調(diào)的 FPGA 實(shí)現(xiàn) .................................................................. 19 MQAM 調(diào)制 /解調(diào)的實(shí)現(xiàn) ..................................................................................... 22 QAM 調(diào)制 /解調(diào)的基本原理 ....................................................................... 22 QAM 調(diào)制 /解調(diào)的 MATLAB 實(shí)現(xiàn) ............................................................ 24 QAM 全數(shù)字調(diào)制器的 FPGA 實(shí)現(xiàn) ............................................