基于FPGA的QPK系统设计.doc

目录 摘要：本文 3 关键字： 3 1设计分析 3 1.1设计目的 3 1.2 设计任务与要求 3 1.3 设计原理分析 4 2系统控制器模块分析 4 2.1 VHDL简介 4 2.1.1VHDL具有以下特点： 4 2.1.1.1功能强大、设计灵活 4 2.1.1.2支持广泛、易于修改 5 2.1.1 .3强大的系统硬件描述能力 5 2.1.1.4独立于器件的设计、与工艺无关 5 2.1.1.5很强的移植能力 5 2.1.1.6编辑本段优势 5 2.2 FPGA简介 6 2.2.1FPGA工作原理 6 2.2.2FPGA芯片结构 7 2.2.3基本特点 8 2.3 QPSK简介 9 2.3.1QPSK正交调制器原理图 9 2.3.2QPSK相干解调原理图 10 2.4 QPSK调制电路的FPGA实现及仿真 10 2.4.1 基于FPGA的QPSK调制电路方框图 10 24.2 ?调制电路VHDL程序及仿真结果 11 2.5 QPSK解调电路的FPGA实现及仿真 13 2.5.1 ?基于FPGA的QPSK解调电路方框图 13 2.5.2解调电路VHDL程序及仿真结果 13 3结论 16 4参考文献 17 摘要：本文采用FPGA设计芯片技术对多进制数字通信技术的QPSK调制器实现进行了研究与分析，将调制器中原有多种专用芯片的功能集成在一片大规模可编程逻辑器件FPGA芯片上，实现了高度集成化、小型化、实际研究仿真表明，该方案具有突出的灵活性和高效性，为设计者提供了多种可自由选择的设计方法和工具。 关键字：FPGA、QPSK、数字通信 随着电子技术的不断发展与进步，电子设计系统设计方法发生了很大的变化，传统的设计方法正在退出历史的舞台，而基于EDA技术的芯片设计正在成为电子系统设计的主流。 随着现代信息技术的发展，模拟调制技术越来越不能满足日益发展的移动通信、视频信号传输以及卫星通信的要求，数字调制技术日益得到重视。数字调制技术具有模拟调制方式的所有优点，通信链路中的任何不足均可以借助于软件根除，它不仅可以实现信息加密，而且通过误差校准技术，使接收到的数据更加可靠。基于数字调制技术的微控制器可减小分配给每个通信设备有限宽带，频率利用率得到提高。如同模拟调制，数字调制可以分为频移键控（FSK）调制、相移键控（PSK）调制和幅度键控（ASK）调制，性能各有优点。由于频率、相位调制对噪声抑制更好，因此成为当今大多数通讯设备的首选方案，本文对多进制数字通信技术的QPSK调制器的实现进行了研究，提出了全数字软件实现的QPSK调制方法，并给出了性能分析，将调制器中原有多种专用芯片的功能集成在一片大规模可编程逻辑器件FPGA芯片上，实现了高度集成化、小型化。实际仿真结果表明，该方案具有突出的灵活性和高效性。提高了电子设计效率，缩短了产品开发和市场之间的距离。 本设计基于FPGA芯片，利用EDA技术，针对QPSK数字调制系统相关的功能进行研究、设计和仿真。 1设计分析 1.1设计目的 熟悉掌握VHDL语言设计基本知识，熟练运用QuartusⅡ软件对电路以及程序进行软件模拟、仿真； 利用FPGA实现QPSK调制解调电路设计与实现，加深对FPGA的理性认识，通过实践提高我们的动手能力以及理论联系实际的能力。 通过本次课程设计的实践提高我们的实践操作能力、提高分析问题和解决问题的能力； 1.2 设计任务与要求 利用FPGA实现QPSK调制解调电路设计与实现，采用数字调制解调信号，用FPGA进行数据处理。 1.3 设计原理分析 数字调制信号又称为键控信号，调制过程可用键控的方法由基带信号对载频信号的振幅、频率及相位进行调制，最基本的方法有3种：正交幅度调制(QAM)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)．根据所处理的基带信号的进制不同分为二进制和多进制调制(M 进制)．多进制数字调制与二进制相比，其频谱利用率更高．其中QPSK(即4PSK)是MPSK(多进制相移键控)中应用最广泛的一种调制方式。本文研究了基于FPGA的QPSK调制解调电路的实现方法，并给出了环境下的仿真结果VHDL语言是一种用于电路设计的高级语言。它在80年代的后期出现。最初是由美国国防部开发出来供美军用来提高设计的可靠性和缩减开发周期的一种使用范围较小的设计语言 。 　　VHDL翻译成中文就是超高速集成电路硬件描述语言，主要是应用在数字电路的设计中。目前，它在中国的应用多数是用在FPGA/CPLD/EPLD的设计中。当然在一些实力较为雄厚的单位，它也被用来设计ASIC。 　　VHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式、描述风格以及语法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设