基于FPGA的四相移键控调制解调器的建模与设计

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1、基于犉犘犌犃的四相移键控调制解调器的建模与设计辛洁赵健东孙运强（中北大学信息与通信工程学院太原０３００５１）摘要：针对传统的四相移键控（ＱＰＳＫ）的调制解调方式，提出一种基于高速硬件描述语言（ＶＨＤＬ）的数字式ＱＰＳＫ调制解调模型。这种新建模方式便于在目标芯片ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ上实现ＱＰＳＫ调制解调功能。新的ＱＰＳＫ调制器根据其调制模型，采用分频器和选择开关来实现；新的ＱＰＳＫ解调器模型引入一个特殊相位计数模块，对已调信号的进行解调。通过理论推导和系统ＶＨＤＬ的编程设计与时序仿真，结果表明新型ＱＰＳＫ调制解调器模型在

2、理论和实用上是可行的，并且此种设计方案减小了硬件实现的复杂度，具有可移植性好、体积小、低功耗、可靠性高、方便维护和升级等优点。关键词：四相移键控；ＶＨＤＬ；调制解调模型；仿真中图分类号：ＴＮ７６，ＴＰ３０２．１文献标识码：Ａ犕狅犱犲犾犻狀犵犪狀犱犱犲狊犻犵狀犻狀犵犫犪狊犲犱狅狀犉犘犌犃犳狅狉犱犻犵犻狋犪犾犙犘犛犓犿狅犱狌犾犪狋狅狉犪狀犱犱犲犿狅犱狌犾犪狋狅狉ＸｉｎＪｉｅＺｈａｏＪｉａｎｄｏｎｇＳｕｎＹｕｎｑｉａｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｏｒ

3、ｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００５１）犃犫狊狋狉犪犮狋：ＦｏｒｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｍｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｏｆＱＰＳＫ，ｔｈｅｎｅｗｍｏｄｅｌｓｏｆｍｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｏｎｄｉｇｉｔａｌＱＰＳＫｂａｓｅｄｏｎＶＨＤＬａｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．ＴｈｅｎｅｗｍｏｄｅｌｓｃａｎｍａｄｅｉｔｅａｓｙｔｏｒｅａｌｉｚｅＱＰＳＫｍｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｏｎａｔａｒｇｅｔｃｈｉｐｏｆＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ．Ｔｈｅ

4、ｓｅｌｅｃｔｓｗｉｔｃｈｉｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅｎｅｗＱＰＳＫｍｏｄｕｌａｔｏｒ，ａｎｄａｓｐｅｃｉｆｉｃｐｈａｓｅｍｅｔｅｒｃｏｕｎｔｅｒｉｓｕｓｅｄｔｏｄｅｍｏｄｕｌａｔｅｍｏｄｕｌａｔｅｄｓｉｇｎａｌｓｉｎｔｈｅｎｅｗＱＰＳＫｄｅｍｏｄｕｌａｔｏｒ．ＢａｓｅｄｏｎＶＨＤＬ，ｂｙｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈｅｍｏｄｅｌｉｓｆｅａｓｉｂｌｅｂｏｔｈｉｎｔｈｅｏｒｙａｎｄｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｓｕｃｈｄｅｓｉｇｎｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｉｔ

5、ｙｏｆｈａｒｄｗａｒｅ，ａｎｄｉｔｈａｓｔｈｅｍｅｒｉｔｓｏｆｇｏｏｄｔｒａｎｓｐｌａｎｔ，ｓｍａｌｌｓｉｚｅ，ｌｏｗｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｈｉｇｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄｆａｃｉｌｉｔａｔｅｄｔｏｍａｉｎｔａｉｎａｎｄｕｐｇｒａｄｅ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ＱＰＳＫ；ＶＨＤＬ；ｍｏｄｅｌｏｆｍｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ［２］线电视的上行传输。在卫星数字电视传输中普遍采用０引言的ＱＰＳＫ调谐器，可以说是当今卫星数字电视传输中对卫随着现代计算机技术和微电子技术

6、的进一步发展和星功率、传输效率、抗干扰性以及天线尺寸等多种因素综［３］结合，ＰＬＤ器件迅速发展，尤其是ＣＰＬＤ／ＦＰＧＡ向深亚微合考虑的最佳选择。与二进制数字调相比，多进制调相米领域进军，ＰＬＤ器件得到了广泛应用，以ＣＰＬＤ／ＦＰＧＡ有以下两个特点：为物质基础的ＥＤＡ技术具有电子技术高度智能化、自动（１）在相同码元传输速率下，多进制调相的信息传输［１］化的特点。可编程逻辑器件具有功耗低、体积小、集成速率显然比二进制调相的高，比如，四进制调相的信息传度高、速度快、开发周期短、费用低、用户可定义功能及可输的速率是二进制调

7、相的两倍。重复编程和擦写等许多优点，ＣＰＬＤ在集成度、功能和速（２）在相同的信息速率下，由于多进制码元的速率比度上的优势正好满足现代通信系统的要求，可编辑逻辑器二进制的低，因而多进制信号码元的持续时间要比二进件（如：ＣＰＬＤ、ＦＰＧＡ）与数字通信技术的结合已经成为现制的长。显然增大码元宽度，就会增加码元的能量，并能代通信系统发展的一个必然趋势。减小由于信道特性引起的码间干扰的影响等，正是基于［２］四相移键控（ＱＰＳＫ）调制技术广泛应用于数字微波这些特点，使多进制移相键控方式获得了广泛的应用。通信系统、数字卫星通信系统

8、、宽带接入与移动通信及有本文尝试对ＱＰＳＫ调制解调器进行基于ＶＨＤＬ的作者简介：辛洁，硕士，研究方向为通信与信息系统。—５２—中国科技核心期刊建模与设计。的ｙｙ值如表１所示。表１串／并变换１四相绝对移相键控（犙犘犛犓）调制器的建模设计信号码元与仿真ａ１１００１１１００多进制数字相位调制又称多相制，它是利用载波的多种不ｂ０１０１０１０００ａｂ＝ｙ