基于FPGA的BPSK调制与解调器设计.pdf

207年6月
电子斌
n,2077
第6
ELECTRONIC TEST
No6
基于FPGA的BPSK调制与解调器设计
高磊,陈志强,吴黎慧,胡洋,蒲南江
(中北大学信息探测与处理技术研究所,山西太原030051)
摘要:BPSK广泛用于卫星、微波通信、广播电视等诸多领域。近年来,随着智能卡、RFID、 Bluetooth等相关
技术的发展,较低码率的BPSK在近距离无线产品中也得到了越来越广泛的应用。本文设计实现了一种新型的
BPSK信号调制解调器,利用m序列的随机性来产生输入基带信号,详细介绍了基于FPGA的BPSK倍号调制解调
器的设计方法,提供了VHDL源代码在 QuartusⅡ环境下的仿真结果。整个系统的功能均在 ACEXK系列FPGA
上硬件实现,具有较高的实用性和可靠性。
关键词:BPSK;调制解调器;伪随机序列
中图分类号:TN925+,9文献标识码:A
Design of BPSK modulation and modems based on FPGA
Gao Lei, Chen Zhiqiang, Wu Lihui, Hu Yang, Pu Nanjiang
Institute of Sgnal Capturin& Procesing Technology, North Univesity of China, Tai uan, 030051, China
Abstract: BPSK is widely used in satellite, microwave telecommunications, broadcasting and television, etc. In
recent years, as the development of related technologies of the smart CARDS, RFID, Bluetooth, low bit rate BPSK
at close range wireless products also have been applied more and more. This paper designed a new type of BPSK signal
modems, using m sequence of random input baseband signal to produce detailed introduced on FPGA BPSK signal
modem design methods, provides simulation result of VHDL source code in Quartus I environment. The entire
system functions in ACEXLK series FPGA to hardware realization, has high practicability and reliability
Keywords: BPSK; modem; pseudorandom sequence
0引言
通过VHDL语言编程实现将已调信号解调出基带信号。
BPSK(二进制相移键控)是利用载波的相位变化来1基本理论
传递数字信息,具有抗噪声性能好、易于产生、误码率低
等优点。但传统的用硬件实现BPSK的方法,设备相对比
BPSK(二进制移相键控)是受键控的载波相位按基
较复杂,成本高。本文针对BPSK信号的特点,提出了基带脉冲而改变的一种数字调制方式。设二进制符号及其基
于FPGA的BPSK调制解调器的一种实现方法,这种方法带波形与以前假设的一样。那么,BPSK的信号形式一般
利用数字基带信号去控制输出載波相位,产生一种相位发为E(O=an8r(t-mI6)1cos(w),在发送二进制符
生跳变的BPSK信号,而且原理通俗易懂,电路结构简单,号0时,E(の取0相位;发送二进制符号1时,E(0取T
容易实现。在解调器的设计中,已调信号有两个不同的相位,相位。这种以载波的不同相位直接去表示相应数字信息的
★基金项目:国家自然科学基金资助项目(60532080)
甲耳测试
微处理器与可编程器件应用
2011.6
相位键控。通常被称作为绝对移相方式,即BPSK,有吋即为BPSK信号。
也称作2PSK。BPSK原理如图1所示。
C
计数器
基带信号
0相载波0相载波
Start
载波信号
基带信号
2选1开关1己调
信号
→已调信号
图3BPSK调制结构图
通过 Altera公司的集成开发环境对软件进行验证
图1BPSK原理图
如图4所示。其中clk为时钟信号,clr为复位信号,PRN
为初值,oupt为输出信号,star为开始信号,tl为m
序列信号即输入信号。可以看到,每当输入信号发生0
2设计思想
1变化的时候,输出信号均会发生信号跳变。
2.1基带信号的产生
伪码最重要的特性是具有近似于随即信号的性能。因
为噪声具有完全的随即性,也可以说具有近似噪声的特性。
二元m序列是一种你随机序列。构造一个产生m序列的
图4BPSK调制仿真图
线形移位寄存器,首先要确定本原多项式,本电路设计中
构造的M序列m=4,周期P=-15,PN码为111011002.3BPSK解调
本原多项式为f(x)=x+x'+1,通过 Altera公司的集成
BPSK解调器的结构图如图5所示。图中,计数器
开发环境对软件进行仿真验证,如图2所示。其中为输出与发射端同步的0相数字载波;将计数器输出的0
时钟信号,cr为复位信号,PRN为初值,oup为输出信号。相载波与数字BPSK信号中的载波进行与运算,当两比
较信号在判决时刻都为1时,输出为1,否则输出为0
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AM0%ununrunuM0从而实现解词
T「「.」LLnr「_TL
Clk
计数器
图2伪码仿真图
2.2BPSK调制
Start
BPSK调制在扩频载波调制中是一种极重要的调制
已调信号
判决
方式,它的抗干扰性及通频带的利用率均优先于ASK移
幅键控和FSK移频键控。因此,PSK技术在高速数据传
图5BPSK解调结构图
输中得到了十分广泛的应用,本文中采用BPSK调制技术
通过 Altera公司的集成开发环境对软件进行验证,
利用VHDL语言编程实现BPSK制。BPSK调制结构如图6所示。其中Ck为时钟信号,cr为复位信号,PRN
图如图3所示。计数器对外部时钟信号进行分频与计数,为初值, output为输出信号,sart为开始信号,tl为m
并输出两路相位不同的数字载波信号;2选1开关在基带
序列信号即输入信号。可以看到,每当输入信号发生0
信号的控制下,对两路载波信号进行选通,输出的信号
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