【正文】 … Endmodule 。 … Endmodule modelsim 仿真 圖 46 de_mapmodelsim仿真視圖 24 16QAM 解調(diào) RTL 視圖 圖 47 de_map 模塊 RTL 視圖 接口描述 ： 表 45 de_qam 接口說明 接口 說明 位寬 in_im 解調(diào) 模塊 輸入數(shù)據(jù)的虛部數(shù)據(jù)接口 16 in_re 解調(diào) 模塊 輸入數(shù)據(jù)的實部數(shù)據(jù)接口 16 in_n_sym 解調(diào)模塊輸入的塊符號 3 in_clk_61_44 解調(diào)模塊輸入的 時鐘 1 in_clk_122_88 解調(diào)模塊輸入的 時鐘 1 rst_n 系統(tǒng)復(fù)位接口，低電平有效 1 in_valid 解調(diào)模塊輸入數(shù)據(jù)的使能位，高電平有效 1 out_block2turbo 解調(diào)模塊輸出的塊符號大小，主要輸出給 turbo 11 out_qam2turbo_sys 解調(diào)模塊輸出的第一路數(shù)據(jù) 5 out_qam2turbo_1 解調(diào)模塊輸出的第二路數(shù)據(jù) 5 out_qam2turbo_2 解調(diào)模塊輸出的第三路數(shù)據(jù) 5 out_fd 解調(diào)模塊輸出給 de_turbo 模塊的觸發(fā)信號 1 out_valid2turbo 解調(diào)模塊輸出數(shù)據(jù)的使能位，高電平有效 1 out_n_sym 解調(diào)模塊塊符號的輸出 3 功能說明： 該模塊將 de_map的輸出的數(shù)據(jù)進行解調(diào)，將一個復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換成 4個實數(shù)，映射在星座圖上，進行反打孔，截取高 5位，以 ，進行數(shù)據(jù)處理，然后以 ，輸出滿足位寬，符合下一模塊 de_turbo 需求的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的解調(diào)，與發(fā)射機的 QAM形成對逆。 代碼實現(xiàn) /****************************************************************************** **FFT模塊 ******************************************************************************/ module fft( //in input in_clk_61_44, //用于 fft處理的時鐘 22 input rst_n, input in_config_valid, //參數(shù)使能有效位，符號塊的第一時鐘賦值 input [15:0]in_re, //輸入數(shù)據(jù)實部 16位寬 input [15:0]in_im, //輸入數(shù)據(jù)虛部 16位寬 input in_valid, //輸入數(shù)據(jù)使能高電平有效 //out output [15:0]out_re, //FFT輸出數(shù)據(jù)實部 output [15:0]out_im, //FFT輸出數(shù)據(jù)虛部 output out_valid, //FFT輸出數(shù)據(jù)使能，高電平有效 output [2:0] out_n_sym, //輸出符號塊 output out_data_tlast, //符號塊最后一個數(shù)據(jù)反饋 output [9:0]out_index, //輸出數(shù)據(jù)索引， 0~1023 output event_frame_started, output event_data_in_channel_halt, output event_data_out_channel_halt, output out_config_ready, output out_data_ready )。輸出數(shù)據(jù)速率 是輸入數(shù)據(jù)速率的 1/2， 目的：降低誤碼率的同時提高傳輸效率。 PCCC 編碼后的 鑿孔矩陣 ，根據(jù)實際系統(tǒng)的選擇進行鑿孔，這里以 16QAM 為例： 這里選擇鑿孔矩陣為 P= 210013； 即對應(yīng)的打孔方案， bit0 bit1 bit2 … SYS RSC1P0 RSC2P0 圖 317 黑色底紋為刪除的 bit，白底為保留傳至 16QAM 的 bit 同時在 turbo 譯碼 之前 要進行反打孔的操作， 16QAM 傳至的數(shù)據(jù) ： I Q I … I Q I … SYS RSC1P0 RSC2P0 圖 318turbo 譯碼時反鑿孔的操作 開發(fā)、測試與 硬件 環(huán)境 表 35 開發(fā) 測試 環(huán)境 類別 標準配置 說明 開發(fā)環(huán)境 Matlab2021a 基于 OFDM 基帶原理，進行前級仿真 采用 verilog語言，進行 FPGA編程 針對 verilog腳本進行信號測試 測試環(huán)境 編寫或使用 testbench 測試 模塊測試和鏈條測試 使用數(shù)據(jù) ram 在 FPGA上測試 將 程序載入 硬件板上 ，采用XILINX自帶的 chipscope抓取數(shù)據(jù)進行測試 比對數(shù)據(jù) 將對逆的模塊進行聯(lián)調(diào)測試，編寫matlab 相應(yīng)的程序進行數(shù)據(jù)比對 硬件環(huán)境 FPGA芯片 XC6SLX150T I1 Q1 I1 … I2 Q2 I2 … I1 Q1 I1 … I2 填充 0 I2 … 填充 0 Q2 填充 0 … 19 圖 319 主板正面 圖 320 主板背面 4 軟件設(shè)計 設(shè)計框架 圖 41 接收機 RTL 視圖 端口描述 表 41 接口說明 接口 說明 位寬 rst_n 復(fù)位信號，低電平有效 1 in_valid 接收機輸入數(shù)據(jù)使能位，高電平有效 1 in_config_valid FFT 模塊的配置使能位 1 clk_122_88 接收機輸入時鐘接口 1 clk_61_44 接收機輸入時鐘接口 1 in_im 接收機輸入虛部的接口 16 in_re 接收機輸入實部的接口 16 out_data 接收機輸出數(shù)據(jù)接口 1 out_valid 接收機輸出數(shù)據(jù)使能位接口，高電平有效 1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 20 圖 42 接收機 模塊數(shù)據(jù)流動圖 接收機（無同步功能）分為四個模塊，分別是： FFT模塊， de_map模塊 ,de_qam模 塊 ,de_turbo模塊 。 編碼舉例 (以 PCCC 為模型 )： D D+++D D+++ 圖 316 PCCC turbo 編碼示例 輸入信息設(shè)為 U=(1011001) 交織器 RSCC 編碼器 鑿孔矩陣 RSCC 編碼器 復(fù) 接 外編碼器 交織器 內(nèi)編碼器 外編碼器 交織器 內(nèi)編碼器 交織器 并行編碼器 外編碼器 交織器 1 交織 器 2 內(nèi)編碼器 并行編碼器 18 交織后的信息序列 ?=(1101010) 則 ??(0)=U=(1011001) ??(1) =(1100100) ??(2) =(1000000) 假設(shè)刪余矩陣 P=210013 沒有刪余的時候，碼率為 1/3,即輸出為 v=(111,010,100,100,010,000,100) 當使用刪余矩陣 P 時，碼率為 1/2。 Turbo 編碼原理 表 34 turbo 編碼方案 結(jié)構(gòu)類別 編碼方案示意圖 并行級聯(lián)卷積碼（ PCCC） 串 行 級 聯(lián) 卷 積 碼（ SCCC） 混 合 級 聯(lián) 卷 積 碼（ HCCC） HCCC 編碼方案 Ⅰ HCCC 編碼方案 Ⅱ 表 35 turbo 編碼方案的比較 結(jié)構(gòu)類別 說明 并行級聯(lián)卷積碼（ PCCC） 誤比特率隨著信噪比的增加而下降，但是當誤比特率下降到一定程度后， 信噪比增加所引起的影響出現(xiàn)了 平臺效應(yīng) 。 Turbo 由來簡介 1993 年， ： turbo碼。 編碼譯碼 編碼的定義 1 從功能角度： A)具有發(fā)現(xiàn)差錯功能的檢錯的檢錯碼，如循環(huán)冗余校驗 CRC 碼等 B)具有自動糾正差錯功能的糾錯碼，如循環(huán)碼中的的 turbo 碼 C)既能檢錯又能糾錯的信道編碼，最典型的是混合 ARQ，又稱 HARQ 2 從結(jié)構(gòu)和規(guī)律上分 A） 線性碼：監(jiān)督關(guān)系方程是線性方程的信道編碼，稱線性碼。 軟解調(diào)是以 2????????為中心，判斷所收到的數(shù)據(jù) 距離 標準線的距離 (圖中箭頭標記 )，對應(yīng)生成 ??1??2??1??2四個數(shù)據(jù)，提供給解碼環(huán)節(jié)。隨后當 data2????????,即判決 ??1 = 1，反之亦然。 QAM 分為硬解調(diào)和軟解調(diào)。 1 A A?????????2 2 713 M MAdA??AM 16 解調(diào)： 圖 313 解調(diào)星座圖判決 如圖 313 所示 ，當接收到的復(fù)數(shù)信號在相應(yīng)的 矩形區(qū)域中，就判決為其中對應(yīng)的碼元，如圖中當接收到的復(fù)數(shù)信號落在矩形 ABCD 區(qū)域內(nèi)，就判決為 1111。而 16QAM信號，在等概率出現(xiàn)條件下，可以計算出其最大功率和平均功率之比等于 倍，即 dB。但是，這時是在最大功率（振幅）相等的條件下比較的，沒有考慮這兩種體制的平均功率差別。一般而言，歸一化都在發(fā)射端處理。比如，信道編碼的增益問題，無論有無信道編碼，比特能量是一樣的，所以比較要以 Eb/No 為基準，而不是以進入信道前的符號能量 Es/No為基準。 添加功率歸一化因子，目的在于使得不同調(diào)制方式（或者說對于所有映射方式）都能夠取得相同的平均功率。 不同的調(diào)制方式對應(yīng)著不一樣的歸一化因子 ????????，如表 32 所示： 表 32 調(diào)制方式對應(yīng)的歸一化因子 調(diào)制方式 ???????? BPSK 1 QPSK 1 √2? 16QAM 1 √10? 64QAM 1 √42? 以 16QAM 為例，對照 16QAM 星座圖， 如表 33 所示： 表 33 16QAM 星座圖能量表 能量 星座點個數(shù) 對應(yīng)位置 2 4 + 1 + i 10 8 + 3 + i。設(shè)其最大振幅為 AM，則 16PSK 信號的相鄰矢量端點的歐氏距離等于 ： 15 (325) 而 16QAM 信號的相鄰點歐氏距離等于 ： (326) d2和 d1的比值就 代表這兩種體制的噪聲容限之比。 16QAM,對應(yīng)有 3 種不同的幅度和 12 種不同的相位 .每個點代表對應(yīng) 16 進制數(shù)值出現(xiàn)時調(diào)制載波對應(yīng)的幅度和相位 。 16QAM 的每個星座點對應(yīng) 4 個比特 ， 叫做星座的比特映射。 圖 310 IQ 調(diào)制圖 圖 311 16QAM 星座圖 類似其他數(shù)字調(diào)制方式， QAM 信號可以用星座圖方便地表示。A為固定振幅， ????和 ????決定已調(diào) QAM 信號在星座圖上的坐標點， QAM是幅度和相位聯(lián)合調(diào)制的技術(shù)，同時利用載波的幅度相位來傳遞信息比特，即 QAM 同時改變了載波的幅度和相位，是 ASK 和 PSK 的結(jié)合在最小距離相同的條件下實現(xiàn)更高的頻譜利用率。、 M， M 為 ????和 ????的電平數(shù)。 正交振幅調(diào)制可以表示為： S(t)=???? cos???????????sin??????。 QAM 調(diào)制中，數(shù)據(jù)信號由相互正交的兩個載波的幅度變化表示。 1 3 0 0 子 載 波0 第 0 第 3 0 1 子 載 波 第 3 0 1 第 7 2 3 號 子 載 波 填 充 0 第 7 2 4 第 1 0 2 3 子 載 波3 0 1 6 0 0 子 載 波6 0 1 個 子 載 波 ( 包 含 0 號 子 載 波 )I F F T 長 度 為 1 0 2 40 圖 36 發(fā)