基于fpga的16qam调制器的实现1

《基于fpga的16qam调制器的实现1》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于FPGA的16QAM调制器的实现1文档类型设计及测试文档作者王晓西学号109220081001003日期2010年12月5日20目录一、QAM调制原理4二、16QAM调制器的实现5三、16QAM调制器的仿真结果7四、附录111顶层模块112时钟分频模块123串并转换模块134差分模块和星座映射模块145DDS和加法器模块166testbench源程序217用matlab进行频谱分析2220一、QAM调制原理正交幅度调制(QAM)是一种把数字信息包含在载波的振幅和相位中的数字调制方式，也是ASK和

2、PSK的结合。式(1)表示了QAM信号，它还可用式(2)来表示在QAM中是如何结合幅度和相位调制的。（1）（2）16QAM信号的产生有两种基本方法：正交调幅法是用两路正交的四电平振幅键控信号叠加而成；四相叠加法是用两路独立的四相移相键控信号叠加而成。其中，16QAM正交调幅法的调制方框图如图1所示。输入的二进制数据经过串一并变换分别进入a1、a2、b1和b2，4个信道：每个信道的数据速率降为原来的1／4。2—4电平转换器产生一个四电平的PAM信号，每个2～4电平转换器的输出有2种量值和2种相位。两个

3、PAM信号分别调制同相和正交载波，每一个调制器有4种可能的输出，经线性加法器合并产生16QAM信号。图116QAM调制原理图每路PAM信号的量值和相位由输入的二进制数据及其比特分配模式——星座图决定。16QAM星座图通常有自然码逻辑和Gray码逻辑2种比特模式。因为Gray码可以消除相邻点间符号差错中的2比特误差，即可减小相同符号差错率中的误比特率，IEEE802．1la和HiperLAN／2标准中所有的星座都是Gray码的。本文在设计16QAM的时候，采用图2的Gray模式进行编码，图中4个比特位

4、从左至右的顺序为blb2ala2。图216QAM星座图的Gray码逻辑模式20二、16QAM调制器的实现系统输入数据速率为100Kb／s；系统正交调制载波频率为1MHz。调制部分主要由Ahera公司推出的Cyclone系列器件EPlC6Q240C8实现．该器件完成对输入数据串并变换、差分编码、星座影射等。设计EDA工具为Ahera集成设计软件QuartusII7．2版本；硬件描述VerilogHDL语言完成逻辑设计。本系统还用到仿真工具Matlab，搭建16QAM调制器的simulink模块，采用示

5、波器观看波形。1系统总体框图16QAM调制器的实现主要包括时钟模块、串并变换模块、查分编码模块、星座映射、DDS模块、加法器模块。系统总体框图如下：图3系统总体框图系统顶层设计如下：图4系统顶层设计2时钟分频时钟分频模块clk利用N分频器对10MHz系统时钟信号进行N分频，以产生调制器模块所需的工作时钟。N分频器是由模N／2计数器实现的，分频输出信号模N／2可自动取反，以产生占空比为1：1的时钟信号。由于信号源产生的基带信号为1bit串行数据，其速率为100kbps，经并串转换后的4bit并行数据速

6、率为400kbps，所以，本设计还采用了100分频器和400分频器。另外将10Mhz直接送入到DDS模块，使得输出的载波频率为1Mhz.203串并转换1bit的数据送过来后，通过串并变换，将输入的第一个数据同它后面的三个数据同时输出，形成4bit的并行信号。4差分编码和星座映射在本模块，同样根据调制方式不同，选用不同位的数据来进行处理。由于几乎都采用相干检测的方式进行解调，因此在解调端载波恢复存在着4个相位稳定点，即提取的相干载波可能与接收信号载波有4种相位关系，称作4重相位模糊度旧3。部分差分编码

7、能消除4重相位模糊度对解调的影响。而部分差分编码相对于全差分编码由于减少了差分编码的bit数。因而减少了误码扩散，具有较好的误码性能。由于同样的符号误码率下，采用格雷编码比自然码的比特误码率小，所以多幅度电平的电平逻辑采用格雷编码映射。星座影射模块输入4bit并行数据，输出为I／Q路对应的四幅值之一；4bit并行信号需要将其影射到信号平面，星座影射实现采用查表法分别输出I/Q对应的幅值.对应的量化表如下：表1星座映射I/Q路输入数据对应的量化值00-201-11111025DDS和线性加法器在DDS

8、模块中，采用系统时钟10Mhz,由公式可知：但取频率字为K=32'b11001100110011001100110011001,fc=10MHZ,N=32时，可得到输出的正余弦波的频率为1MHz。三、16QAM调制器的仿真结果1使用Quartus自带仿真器仿真，其总体仿真图如下：图516QAM调制器的quartus仿真202将程序导入到modelsim中，通过编写testbench，得到如下仿真结果：图616QAM调制器的modeldsim仿真3使用MATLAB中si