FPGA在软件无线电中的工程应用之数字调制解调篇
数字调制解调技术的MATLAB与FPGA实现

C
4.2 FIR与IIR滤波器的原理
4 滤波器的 MATLAB 与FPGA实 现
4.3 FIR滤波器的MATLAB设 计
https:///
4.3.1 采用 fir1函数设 计
4.3.3 采用 fir2函数设 计
4.3.2 采用 kaiserord 函数设计
4.3.4 采用 firpm函数 设计
3.4.4 浮点运算 模块
04
4 滤波器的MATLAB与FPGA实现
4 滤波器的MATLAB与FPGA实现
1
4.1 滤波器概述
2
4.2 FIR与IIR滤波器的原理
3
4.3 FIR滤波器的MATLAB设 计
4
4.4 IIR滤波器的MATLAB设计
5
4.5 FIR滤波器的FPGA实现
6
4.6 IIR滤波器的FPGA实现
2.2.1 Verilog HDL语言特点
A
2.2.2 Verilog HDL程序结构
B
2 设计语言及环境 介绍
2.3 FPGA开发工具及设计 流程
2.3.1 Quartus II 开发套件
2.3.2 ModelSim 仿真软件
2.3.3 FPGA设计流 程
2 设计语 言及环境 介绍
2.4 MATLAB软件
4.5.1 FIR滤波器的实现结构
4.5.3 MATLAB仿真测试数 据
4.5.5 FPGA实现后的仿真 测试
4.5.2 采用IP核实现FIR滤波 器
4.5.4 测试激励的Verilog HDL设计
4 滤波器的MATLAB与FPGA实现
4.5 FIR滤波器的FPGA实现
4 滤波器的 MATLAB 与FPGA实 现
基于FPGA的FM调制解调器的实现

扬 州 2 2 5 0 0 6 ) ( 扬 州 万 方 电子 技 术 有 限 责任 公 司
摘
要
当前虽然数字通信技术 占据了主导地位 , 但F M 波形在一些特殊 的场合仍有较 广泛的应用 , 而工 程实现时 出现 了无 专用芯片
支 持 的情 况 , 论 文据 此 提 出 了一 种 基 于 软件 无 线 思 想 和 F P GA 硬 件 平 台 的 F M 调 制 解 调 器 的 实 现方 案 。 对 F M 调制解调器 的工作原理 、 硬
件平台的设计和软件算法的设计进行了详 细的描述 , 并结合工程实际进行 了算 法性能仿 真分析 , 仿 真结果表 明该 方案有 性能好 、 消耗资源 少、 简单灵活 的特点 , 可 以替代传统的专用 芯片, 应用于一些特殊专用的标 准和非标准 的 F M 调制解调的场合 。
关键 词 F M ;调 制 解调 ;F P GA C OR DI C DD C; 数 字鉴 频
t i e r e s o ur c e s s a c r i f i c e ,s i mp l e a n d f l e x i b l e ,c a n r e p l a c e t he t r a d i t i on a l a p pr op r i a t i v e c h i p,a p p l i c a b l e i n s a me s p e c i a l s t a n d a r d a n d n o— s t a n d a r d
a n d d e mo d u l a t e a r e i nt r o d u c e d,The d e s i gn o f t h e h a r d wa r e a n d t h e s o f t wa r e a r i t h me t i c d e t a i l e d,s i mu l a t e a n d a na l y z e t h e a r i t h me t i c p e r — f o r ma n c e c o mbi n e t he e ng i n e p r a c t i c e ,t h e s i mu l a t i o n r e s u l t s ho w t h a t t h i s s c he me h a s t he c h a r a c t e r i s t i c o f t h e g o o d p e r f o r ma n c e ,u s e t he l i t —
FPGA在软件无线电中的工程应用之AD技术篇

A/D转换器的选择原则
2,采样分辨率较好的A/D器件:因为器件的分辨率 越高,所需的输入信号的幅度越小,对模拟前端 的放大量的要求也越小.A/D的分辨率主要取决 于器件的转换位数和器件的信号输入范围.转换 位数越高,信号输入范围越小,则A/D转换器的性 能越好,但这时对制作工艺要求也越高,在选择 A/D器件时一定要注意信号输入范围,尽可能的 选输入范围小的A/D器件,这样可以减轻前端放 大器的压力,有利于提高动态范围.
谢大钊 编著
带通采样
也就是说对任何一个中心频率为fon(n=0,1,2…) 带宽为B的带通信号均可以用同样的采样频率 fs=2B对信号采样,这些采样均能准确地表示 位于不同频段(中心频率不同)的原信号. 需要注意的是,上述带通采样定理适用的前提 条件是:只允许在其中一个频带上存在信号, 而不允许在不同的频带上同时存在信号,否则 将会引起信号混叠.但在不同的频带上很可能 会同时存在很多信号,那么怎么解决这个问题 呢?
滤波
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滤波
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滤波
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A/D
DSP
fL1:960~1430MHz 步进 100MHz
fL2:1080MHz
fS:120MHz
谢大钊 编著
宽带中频采样数字化接收机
30~500MHz f0:930MHz B:50MHz f0:150MHz B:50MHz
滤波
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滤波
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滤波
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A/D
DSP
fL1:960~1430MHz 步进 100MHz
FPGA
读取数据命令 转换完成信号
谢大钊 编著
DA转换器原理
n
D/A功能: 将数字量成正比地转换成模拟量
OFDM调制解调及FPGA实现

OFDM调制解调及FPGA实现OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一种常用的调制解调技术,也是现代通信系统中主要的多载波调制技术之一、OFDM技术通过将带宽分成多个子载波,并将信息传输到各个子载波上,实现高效率的数据传输。
首先,OFDM技术将宽带信号分成多个窄带子载波,将传统的高速串行数据转换为多个低速并行数据进行传输。
这样做的好处是可以对每个子载波进行较简单的调制和解调,大大降低了硬件的复杂度。
此外,由于子载波之间是正交的(相互垂直),对于频率选择性衰落信道,可以大大减少码间干扰的影响。
OFDM技术包括两个关键步骤,调制和解调。
调制阶段将输入数据进行调制,并将调制后的信号经过IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)变换得到时域信号。
在解调阶段,接收端需要将接收到的信号经过FFT(Fast Fourier Transform)变换得到频域信号,并进行解调得到原始数据。
在FPGA实现OFDM调制和解调时,常用的方法是使用硬件描述语言(如Verilog或VHDL)来设计各个模块,并通过FPGA开发工具进行综合、布局和布线。
设计中的主要模块包括FFT/IFFT模块、调制模块和解调模块。
1.FFT/IFFT模块:在OFDM系统中,FFT/IFFT模块是非常重要的组成部分,用于相互转换时域和频域信号。
由于FFT的计算复杂度较高,需要使用专门的算法和硬件实现。
在FPGA中可以使用基于蝶式结构的FFT/IFFT算法进行实现。
2. 调制模块:调制模块将输入的数字数据进行调制,将其映射到不同的子载波上。
常见的调制方式包括QPSK、16QAM和64QAM等。
调制模块还需要实现保护间隔(Guard Interval)的插入,用于对抗多径传播引起的码间干扰。
3.解调模块:解调模块接收来自信道的OFDM信号,并进行FFT变换得到频域信号。
一种搭载FPGA和AD9361的软件无线电平台实现方法

一种搭载FPGA和AD9361的软件无线电平台实现方法随着科技的迅猛进步,无线通信技术也得到了飞速的进步,成为人们平时生活中不行或缺的一部分。
软件无线电技术作为现代无线通信领域的重要组成部分,具有广泛的应用前景。
本文将介绍一种基于FPGA(Field Programmable Gate Array)和AD9361的软件无线电平台实现方法。
软件无线电是一种在软件中实现无线电通信的技术,其特点是具有较高的灵活性和可配置性。
FPGA作为一种可编程硬件,能够通过配置其内部的逻辑门来实现不同的电路功能,因此分外适合作为软件无线电平台的核心部件。
AD9361是一种高度集成的软件定义无线电(SDR)解决方案,具有广泛的应用范围,包括无线电广播、军事通信、物联网等。
结合FPGA和AD9361的特性,可以构建出一种高性能的软件无线电平台。
起首,我们需要将AD9361和FPGA进行互连。
AD9361通过其射频前端模块与FPGA相连,用于接收和发送无线信号。
FPGA通过外部接口与AD9361进行数据交换,并实现信号处理和调制解调等功能。
使用标准的高速串行通信接口(如JESD204B协议)可以有效地完成AD9361与FPGA之间的数据传输。
接下来,我们需要在FPGA中实现软件无线电的各种功能模块。
这些模块包括射频前端接口、信号调理模块、调制解调模块、数字滤波器等。
射频前端接口模块用于处理AD9361的输出信号,并进行基带信号的采样和量化。
信号调理模块通过数学变换等方式对基带信号进行处理,如频谱分析、信号增强、抽取等。
调制解调模块用于将数字信号转换为模拟信号(调制)以及将模拟信号转换为数字信号(解调),实现信号的发送和接收。
数字滤波器模块则用于对信号进行滤波,以去除不需要的频率重量或噪声。
除了上述功能模块,还可以在FPGA中添加其他的帮助模块,如时钟模块、同步模块、误码率测试模块等,以提高系统的性能和可靠性。
通过以上步骤,我们可以实现一种搭载FPGA和AD9361的软件无线电平台。
基于FPGA的ASK调制解调器设计与实现

基于FPGA的ASK调制解调器设计与实现近年来,随着无线通信技术的迅猛发展,ASK调制解调器作为无线通信系统的重要组成部分,得到了广泛应用。
本文将介绍一种基于FPGA的ASK调制解调器的设计与实现,旨在为读者提供一种可行的设计思路和实际操作方法。
一、引言在无线通信系统中,ASK调制解调器的作用是将数字信号转换为模拟信号进行传输,并将接收到的模拟信号转换为数字信号进行处理。
FPGA(Field-Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)作为一种灵活可重构的集成电路,具有高度集成度、高性能和可编程性的特点,因此被广泛应用于无线通信系统中各种调制解调器的设计与实现。
二、设计思路基于FPGA的ASK调制解调器主要包括两个功能模块,分别为ASK调制模块和ASK解调模块。
其中,ASK调制模块负责将数字信号转换为ASK调制信号进行传输,而ASK解调模块则负责将接收到的ASK调制信号进行解调,还原为数字信号进一步处理。
三、ASK调制模块设计ASK调制模块的设计主要包括数字信号生成、载波信号生成和ASK调制信号合成三个子模块。
1. 数字信号生成在数字信号生成模块中,我们可以根据实际需求,采用VerilogHDL等硬件描述语言来描述数字信号的生成过程,通过逻辑运算和状态切换等方式生成需要传输的数字信号。
2. 载波信号生成载波信号生成模块是ASK调制的关键环节,可以采用时钟信号和正弦函数生成器相结合的方式实现。
通过控制正弦函数的频率和振幅,可以生成符合ASK调制要求的载波信号。
3. ASK调制信号合成将数字信号和载波信号进行合成,生成ASK调制信号。
可以通过乘法运算实现,即将数字信号与载波信号相乘,得到ASK调制信号。
四、ASK解调模块设计ASK解调模块的设计主要包括ASK解调信号提取和数字信号还原两个子模块。
1. ASK解调信号提取在ASK解调信号提取模块中,首先需要对接收到的调制信号进行滤波,以去除噪声和其他干扰。
基于FPGA的多体制中频数字解调器实现
E. i mal:ne i mal bu t e u. n iwe @ i. c . d e
送 F G 模拟 调制信 号经解 调后 由 D A输 出 , 字 P A, / 数 调 制信 号解 调后直 G 的 多 体 制 中频 数 字 解 调 器 实 现 基 PA
现基 于 F G P A技 术 的软件 无线 电 中频 解调 器 奠定 了
基 础 。
本 文在 研 究各 种 解 调算 法 、 用硬 件 平 台 的基 通 础上 实现 了一种 基 于 F G P A的多 体制 解调 器 。该解
调器 不但 可 以完 成 2 S 2 S MS G S 、 P K、 A K、 F K、 K、 M K B S
D S Q S D P K、 Q S P K、 P K、 Q S O P K共 9种解调 方式 , 而且 可 以通过 系统所 带 的控 制 器 ( 可 以通过 P 也 C机 ) 设 置解 调方 式 , 在一定 范 围 内灵 活设 置载波 频率 、 并 基 带速 率 以及 滤波 器参 数 , 而实 现 了使 用 方 便 的软 从 件无线 电中频解 调器 。该设 计 同时对解 调器 涉及 的
组成 , 主要 根据 用户 的要求 完成相 应 的解 调方式 。
应 用 , 大多数 芯 片功能 单一 , 用 性差 但 通
。随着
FG P A技术 的发 展 , 已经 出现 更 多 门数 、 高速 度 、 更 功 能更强 的 F G 其 内部嵌入 多种 I P A, P核 , 这些为 实
配置简 单等优 点 , 早 期 的 F G 由于 门数 和 速 度 但 PA 的限制很 难实 现复 杂 算法 ; 用芯 片 指 标满 足 实 际 专
C U、 P 键盘 、 C L D显 示 、 信接 口四部分 组成 , 通 完成 对 解调 器模 块 的管 理 ; 调 器 模 块 由 F G A D、 / 解 P A、 / D A、 预处 理 电路 、 波器 电路 、 信 接 口电路 几 部 分 滤 通
基于FPGA的BPSK调制与解调器设计
基于FPGA的BPSK调制与解调器设计FPGA (Field-Programmable Gate Array)是一种可编程逻辑设备,能够实现数字电路的设计和实现。
BPSK(Binary Phase Shift Keying)是一种调制技术,常用于数字通信中。
本文将介绍如何基于FPGA设计一个BPSK调制与解调器。
首先,我们需要了解BPSK调制与解调的原理。
BPSK调制将二进制数据转换为正负的相位差异,其中“1”表示正相位,“0”表示负相位。
解调器则将接收到的信号解调为相应的二进制数据。
FPGA可以用于实现BPSK调制与解调器的设计,具有灵活性和高性能。
下面是一个简单的BPSK调制与解调器的设计流程:1.确定FPGA的型号和资源:根据设计需求,选择合适的FPGA型号和资源,包括逻辑门、片上存储器等,以满足设计要求。
2.信号生成与调制:使用FPGA内部的时钟信号生成器生成时钟信号,然后使用逻辑门实现二进制数据的生成。
通过相位控制电路,将生成的二进制数据转换为正弦波信号,实现BPSK调制。
3.发送信号:使用FPGA的GPIO引脚或其他输出接口将调制后的信号发送出去。
可以通过DAC芯片将数字信号转换为模拟信号,然后通过无线电频率调谐电路发送出去。
4.接收信号与解调:接收到的信号经过模拟前端的放大与滤波处理后,使用ADC芯片将模拟信号转换为数字信号。
接着,使用FPGA的GPIO引脚或其他输入接口将数字信号输入FPGA内部。
5.解调处理与数据恢复:使用FPGA的逻辑门实现解调处理过程,通过比较接收到的信号相位与参考信号相位的差异,恢复出原始数据。
可以使用时钟信号控制数据恢复过程,确保数据的完整性和准确性。
6.输出结果与数据处理:通过FPGA的GPIO引脚或其他输出接口将已解调的二进制数据输出。
可以使用逻辑门对输出数据进行处理,例如进行CRC校验等。
设计完成后,可以将设计好的FPGA程序烧录到FPGA芯片中,并通过测试与调试确保其功能正常。
基于FPGA的GMSK调制解调器设计与实现
基于FPGA的GMSK调制解调器设计与实现概述:本文旨在介绍基于FPGA的GMSK调制解调器的设计与实现。
GMSK(Gaussian Minimum Shift Keying)是一种常用的调制解调方式,在无线通信领域得到广泛应用。
通过使用FPGA技术,可以实现高度可编程的硬件架构,用于GMSK调制解调系统。
一、引言1.1 背景介绍无线通信技术的快速发展促使调制解调器设计逐渐向数字化、可编程化的方向发展。
GMSK调制解调器作为一种传统的调制解调技术,具有谱效率高和抗干扰能力强的特点,在蜂窝通信、无线局域网、卫星通信等领域得到了广泛应用。
1.2 研究目的本文旨在设计并实现一种基于FPGA的GMSK调制解调器,通过硬件实现的方式,提高系统的实时性能以及适应性。
二、GMSK调制解调原理2.1 GMSK调制过程GMSK调制将数字位流转化为连续的信号波形。
通过将位流进行高斯滤波和频率调制,获得所需的GMSK信号。
2.2 GMSK解调过程GMSK解调将接收到的信号转化为数字位流。
通过将接收到的信号做频率解调和低通滤波,恢复出原始的数字位流。
三、基于FPGA的调制解调器设计3.1 系统框架设计基于FPGA的GMSK调制解调器系统主要由数字信号处理模块、调制模块、解调模块和控制模块构成,它们之间通过总线进行数据交互。
3.2 FPGA的选择与配置根据系统需求,选择适合的FPGA芯片,并进行相应的配置和资源规划,以满足系统的性能要求。
3.3 GMSK调制模块设计根据GMSK调制原理,设计数字信号处理模块和调制模块。
3.4 GMSK解调模块设计根据GMSK解调原理,设计数字信号处理模块和解调模块。
3.5 控制模块设计设计控制模块,用于控制调制解调器的参数设置、状态切换等功能。
四、基于FPGA的调制解调器实现4.1 数字信号处理模块实现通过使用FPGA内部的算法实现相关数字信号处理算法,包括高斯滤波、频率调制和解调等。
4.2 调制解调模块实现通过FPGA的时序控制和算法实现GMSK调制解调过程。
基于FPGA的QDPSK数字调制与解调
接 、 与 基 于 P 的 嵌 入 式 子 系 统 联 接 三 C
的 网 络 结 构 可 以 相 对 简 单 的设 计 为 星 形 别 讨论 如 下 。
在 硬 件 接 入 方 面 ,在 考 虑 网络 接 入 种 , 具 体 选 用 哪 一种 方 式 可 根 据 具体 情 时 最 主 要 的 问题 是 某 些 子 系 统 控 制 器 并 况 来 作 出选 择 。笔 者 认 为 , 对采 用 P C L 控
…
…
…
…
…ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
…
…
…
…
…
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发 . 盟-
基 于 F GA P 的QD S 数 字 调 制 与解 调 P K
东北石油 大学电子科学学院 李德鹏 牟海维 冯 际彬
【 要 】 在 分 析 四相 相 对 移 摘 完 成 了QDP K数 字 调 制 解 调 器 的 电路 设 计 , 并 通 过 下 载 试验 ,得 到 7良好 的调 制 解 调效 果 。 S
0 P K( u d a u e i f r n i l D S Q a r t r D f e e t a
应 的相 位 , 它 可 以取 4 相 位 ( O 种 如 、
、
为 ± 3 。 LA 式 的最 大 相 移 小 ,故 在 15 , h 方
P a e h f K y n ) 常称 为 正 交 差 石、 ) h s S i t e i g 通 ,从 式 () 可 以看 出Q P K 一 通 过 频 带 受 限 的 系 统 传 输 后 其 振 幅 起 伏 1中 DS是 分 相 移 键 控 , 是 利 用 前 后 码 元 之 间 种 恒 包络 调 制 。 也 较 小 。本 系 统 即 采 用B 式 作 为 调制 方 方 的 四种 不 同 的 相 对 相 位 变 化 来 表 示 四进 Q P K 制 系 统每 个 码 元包 含 2 i信 式 。 DS调 bt b 12 调制 器 的F G 实现 方 式 . PA 制 数 字 信 息 的 调 制 方 式 。Q P K D S 调制 息 , 通 常 被 称 为 双 比特 码 元 ,用 a 代 表 Q P K 字 调制 系 统 的 电路 设 计 模 型 DS数 技 术 是 一 种 恒 包 络 调 制 技 术 ,受 系 统 非 这 两 个 比特 ,它 们 有 0 、 0 、 1 和 1 四 0 1 1 0 线 性 影 响 小 ,具 有 较 高 的 带 宽 利 用 率 和 种 组 合 ,利 用 这 四 种 不 同 的 四 进 制 数 字 如 图 l 所示 。 功 率 利 用 率 , 目前 已 广 泛 应 用 于 数 字 微 信 息 来 表 示 前 后 码 元 之 间 的 四 种 不 同 的 系统调制过程为 :串行输入码元 i 波 通 信 系 统 、数 字 卫 星 通 信 系 统 、 宽 带 相 对 相 位 变 化 , 则 信 息 编 码 与 载 波 相 位 d t经 过 串并 转换 S t 模块 后变 为 并 行 aa oP 和 ,并 行码 在 a to c模 块 中 b 接 入 、 移 动 通 信 及 有 线 电视 系 统 之 中 , 关系 可表 示 于 表 i 所示 。 码 元0 a 。 b d