基于FPA的MSK调制器设计与实现.doc

基于FPGA的MSK调制器设计与实现 谢丽君1 谭立志2 （1.长沙职业技术学院 湖南 长沙 410003；2.株洲职业技术学院 湖南 株洲 412001） 摘要：介绍号实现数调FPGA实现并给QuartusII环结结调设计简单调试稳TP29 文献标志码：A 文章编号： Design and Realization of MSK Modulation Based on FPGA Technique XIE Lijun1 TAN Lizhi2 （1.Changsha Professional Technology college, Changsha,410003,china;2.Zhuzhou Professional Technology college,zhu zhou,412001,china;） Abstract: This article introduced the advantage of MSK,and analyzed the implementation principle.the proposed a high-preformance MSK digital modulator’s implementation method based on FPGA;The system is divied into serial / parallel conversion、differential encoding、 NCO、phase shifter、 multiplication circuit and adder using Top-to-Down design; And achieved the specific design of each module by schematic and VHDL; The simulation and experiment of FPGA design were given with QuartusII. Result shows,the MSK modulator based on FPGA,simple in design,convenient to modify or debug,and it operates stable. Key words: MSK,FPGA, Differential Encoding .NCO 0 引言 在QPSK调制技术中，假定每个符号的包络都是矩形，已调信号的包络是恒定的，此时无论基带信号还是已调信号其频谱都是无限的。但是实际的信道总是有一定的带宽的，因此在发送QPSK信号时通常要通过带通滤波器进行限带。限带后的信号已经不能再保持包络恒定，相邻符号间发生相移时，限带后包络会明显变小，甚至出现包络为0的现象。这种现象在非线性信道中是不希望出现的，虽然经过非线性放大器能够减弱包络起伏，但是这样却使信号的频谱扩展，其旁瓣会干扰邻近频道的信号，造成限带时的带通滤波器失去作用。 正是为了解决这个问题，我们引入了在非线性限带信道中使用的恒包络调制方法———最小移频键控（MSK）调制技术。[1] 1实现原理[2] MSK就是一种能产生恒定包络、连续相位信号的调制方式。它是二进制连续相位移频键控(CPFSK)的一种特殊情况， 即调制指数(移频系数)h=0.5， 相位在码元转换时刻是连续的。MSK信号可表示为 ： （1） 其中： （2） 式中，为附加相位函数，假设初始相位为；为载波角频率；为码元间隔；为频偏；为第k个码元中的相位常数；为第k个码元数据；取值为±1。这表明，MSK信号的相位是分段线性变化的，同时在码元转换时刻相位仍是连续的，所以有： （3） 或者： （4） 由式（1）和（4）可得： （5） 由式（5）和MSK相位网格图可看出，为截矩，其值为π的整数倍，利用三角等式并注意到，有 （6）根据以上分析，可以得出MSK调制器的框图如图1所示。 图 1 MSK调制器方框图 Fig.1 The MSK principle 2 主要模块的FPGA实现 2.1 串/并转换实现顺输进经过/并变换变换减双两个D发来实现图DFFinst和DFFinst3构成一个两DFFinst4和NOTinst8构成二分频DFFinst1和DFFinst2为锁图 5为串/变换 S_P 的仿真结 AB为变换双码图当输DataAB时约80ns输DataA为0000DataB为1111图/并转换理图Fig.2 The series-parallel conversion principle 图/并转换图Fig.3 The simulation diagram of series-paralle