基于Verilog-HDL的通信系统设计-第6章.pptVIP

第6章 数字调制与解调系统设计 * * * 基于Verilog HDL的通信系统设计 基于Verilog HDL的通信系统设计 调制是现代数字通信系统中必不可少的一部分。调制多种多样，各有优缺点。在实际数字通信系统中，根据应用要求来选择合适的调制。本章介绍了ASK、FSK、PSK三种基本的调制形式，然后扩展到多进制数字调制，重点介绍了QPSK的原理和设计。多进制调制频率利用率高，更有利于高速数据传输。最后介绍脉冲调制，用离散的脉冲串作为载波，在光纤传输、空间通信等领域有着广泛的应用。 基于Verilog HDL的通信系统设计 6-1 数字调制与解调的基本原理 用二进制（多进制）数字信号作为调制信号，去控制载波参量某些的变化，这种把基带数字信号变换成频带数字信号的过程称为数字调制，反之，称为数位解调。用来控制高频载波参数的基带信号称为调制信号，被调制的高频电振荡称为载波。调制的信号通过传输后被接受端接收，把调制信号恢复成原始的基带信号。 按照调制信号的性质可以把调制分为：模拟调制和数字调制两种，随着数字通信的发展，模拟调制基本被数字调制取代。 基于Verilog HDL的通信系统设计 6-2-1 2-ASK调制原理 数字信号对载波振幅调制称为振幅键控，即ASK（Amplitude Shift Keying），本节重点讨论的是二进制振幅键控调制（2-ASK）的原理及其实现。2-ASK又称二进制开关键控（OOK，On-Off Keying），它是以单极性不归零码来控制载波的开启和关闭的，其调制方式的出现比模拟调制还早。虽然2-ASK的抗干扰性能不如其它调制方式，在无线通信中没有获得实际应用，但由于其实现简单，在光纤通信中广泛应用。此外，2-ASK的分析方法是研究数字调制的理论基础。2-ASK调制有两种实现方法：乘法器实现法和键控法。 基于Verilog HDL的通信系统设计 6-2-2 2-ASK调制的Verilog HDL实现 根据前面提出的2-ASK调制原理，本节给出采用键控法来实现2-ASK调制的Verilog HDL实现。这里采用单极性不归零码来控制载波的开启和关闭。 6-2-3 2-ASK解调原理 2-ASK的解调方法有相干解调与非相干解调两种。相干解调要求接收端提供相干载波。而非相干解调是根据已调信号自身特点来解调。 6-2-4 2-ASK解调的Verilog HDL实现 基于Verilog HDL的通信系统设计 6-3 FSK调制与解调系统的设计 频移键控，即FSK（Frequency-Shift Keying）是对载波频率的调制，它用不同频率的载波来传递数字信号，用数字基带信号控制载波信号的频率。2-FSK又称二进制频移键控,是用两个不同频率的载波来代表数字信号的两种电平。接收端收到不同的载波信号后解调成数字信号，完成信息传递。 基于Verilog HDL的通信系统设计 6-3-1 2-FSK调制原理 有两种方法可以产生2-FSK信号，这两种方法是直接调频法和频率键控法。 这两种产生2-FSK信号的方法各有优缺点： 直接调制法实现电路相对要简单，但不够稳定，输出波形是连续的，转换速度慢。 频率键控法转换速度快，输出波形要好，而相位是不连续的 。 6-3-2 2-FSK调制的Verilog HDL实现 基于Verilog HDL的通信系统设计 6-3-3 2-FSK解调原理 二进制数字频率键控（2-FSK）信号常用的解调方法有3种： 同步检测法。 过零检测法。 差分检波法。 基于Verilog HDL的通信系统设计 6-4 PSK调制与解调系统的设计 数字信号对载波相位调制称为相位键控，即PSK（Phase-Shift Keying）。是通过数字基带信号控制载波的相位，使得载波相位发生跳变的一种调制方式。二进制相位键控用同一个载波的两种相位来表示数字信号。相对于ASK和FSK系统来说，PSK系统抗噪声能力更强，因而在现代数字通信中有更为广泛的应用。 6-4-1 2-PSK调制基本原理 6-4-2 2-PSK调制的Verilog HDL实现 根据PSK调制原理，这里给出采用键控法来实现2-PSK的Verilog HDL实现。 基于Verilog HDL的通信系统设计 6-4-3 2-PSK解调原理 2-PSK解调通常采用相干解调的方式，其解调原理框图如图6-24所示。 图6-24 2-PSK相干解调原理框图 基于V