m基于FPGA的BPSK调制解调通信系统verilog实现,包含testbench,包含载波同步

简介: m基于FPGA的BPSK调制解调通信系统verilog实现,包含testbench,包含载波同步

1.算法仿真效果
vivado2019.2仿真结果如下:

6ef9bbe0a276c6ac53777ab09e8ef31b_watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=.png
a8bba7d2e008eb3a620d649954f960c2_watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=.png

   对比没载波同步和有载波同步的仿真效果,我们可以看到,当不存在载波同步时,数据的包络会有一个缓慢的类正弦变换,这是由于存在频偏导致的。而当加入载波同步之后,数据的包络会存在少量起伏,但数据反转的情况已经没有了, 说明频偏得到了补偿。 

2.算法涉及理论知识概要
BPSK(Binary Phase Shift Keying)调制是一种基本的数字调制方式,它将数字信号转换为一系列的相位变化,其中0和1分别对应于相位为0和π的两个状态。BPSK调制的解调过程可以通过相干解调实现,其主要包括载波恢复和相位解调两个部分。
载波恢复的主要作用是通过接收信号中的载波信息来恢复出发送信号中的载波频率和相位,从而实现信号的相干解调。常见的载波恢复方法包括PLL(Phase-Locked Loop)和Costas环等。相位解调的主要作用是将接收信号的相位信息转化为数字信号,从而实现数字信号的解调。常见的相位解调方法包括差分相位解调和非差分相位解调等。

   Costas环载波同步
   Costas环是一种常用的载波同步方法,其基本思想是通过将接收信号与本地载波偏移量进行比较来实现载波同步。Costas环主要包括两个环节:相位估计和相位调整。

相位估计
相位估计的主要作用是通过接收信号和本地载波之间的比较来估计出接收信号中的载波相位偏移量。常见的相位估计方法包括乘积检测法和延迟环路法等。
相位调整
相位调整的主要作用是通过改变本地载波的相位来消除接收信号中的载波相位偏移量,从而实现载波同步。常见的相位调整方法包括PI控制和二阶控制等。
FPGA(Field-Programmable Gate Array)是一种可编程逻辑器件,其主要特点是具有高度的可编程性和灵活性。在数字信号处理领域,FPGA常用于实现数字信号处理算法和信号处理系统。
BPSK调制解调系统以及Costas环载波同步的FPGA实现主要包括以下几个模块:
1.信号源模块
信号源模块主要负责产生BPSK调制的数字信号,实现方式可以是使用FPGA内部的数字信号发生器或者外部的数字信号源输入。
2.BPSK调制模块
BPSK调制模块主要负责将数字信号转换为相位变化,并将其与载波相乘生成BPSK调制信号。实现方式可以是使用FPGA内部的数字乘法器和相位偏移器等基本逻辑单元。
3.载波同步模块
载波同步模块主要负责实现Costas环的载波同步功能,包括相位估计和相位调整两个环节。实现方式可以是使用FPGA内部的乘积检测器、延迟环路、PI控制器等基本逻辑单元。
4.BPSK解调模块
BPSK解调模块主要负责将接收信号进行相干解调,并将其转换为数字信号。实现方式可以是使用FPGA内部的相干解调器和数字滤波器等基本逻辑单元。
以上是BPSK调制解调系统以及Costas环载波同步的FPGA实现的基本模块,实际实现中还需要考虑实际应用场景的特点和要求,进行相应的优化和调整。

3.verilog核心程序

wire[1:0] o_nz=(i_bits == 1'b1)?2'b01:2'b11;

wire[31:0]m_fir;
fiter_rrc uut(
.i_clk  (i_clk),
.i_rst  (i_rst),
.i_dat  ({o_nz[1],o_nz[1],o_nz[1],o_nz[1],o_nz[1],o_nz[1],o_nz,8'd0}),
.o_demod(m_fir)
);
assign o_fir=m_fir[27:12];


wire[15:0]m_carrier;
dds_compiler_0 uut2(
  .aclk    (i_clk),                            
  .aresetn (~i_rst),                 
  .s_axis_config_tvalid(1'b1),   
  .s_axis_config_tdata(32'd100000000 + 32'd20000),//加入频偏<=20000    
  .m_axis_data_tvalid(),      
  .m_axis_data_tdata(m_carrier),        
  .m_axis_phase_tvalid(),   
  .m_axis_phase_tdata()      
);
assign o_carrier={m_carrier[7:0],8'd0};    
always @(posedge i_clk or posedge i_rst)
begin
     if(i_rst)
     begin
     o_mod <= 32'd0;
     end
else begin
     o_mod <= $signed(o_carrier)*$signed(o_fir);
     end
end    


/

//解调端 ,考虑载波同步
//NCO
wire signed[31:0]o_K;
wire[15:0]m_carrier_local;
dds_compiler_0 uut3(
  .aclk    (i_clk),                            
  .aresetn (~i_rst),                          
  .s_axis_config_tvalid(1'b1),   
  .s_axis_config_tdata(32'd100000000 + i_sel*o_K),    
  .m_axis_data_tvalid(),      
  .m_axis_data_tdata(m_carrier_local),        
  .m_axis_phase_tvalid(),   
  .m_axis_phase_tdata()      
);
wire signed[15:0] o_sin_local={m_carrier_local[15:8],8'd0};   
wire signed[15:0] o_cos_local={m_carrier_local[7:0],8'd0}; 

//下变频 
..............................................................
//匹配滤波 
wire signed[31:0] o_demod_sin;
fiter_rrc uut4(
.i_clk  (i_clk),
.i_rst  (i_rst),
.i_dat  (o_sin_dw[31:16]),
.o_demod(o_demod_sin)
);
fiter_rrc uut5(
.i_clk  (i_clk),
.i_rst  (i_rst),
.i_dat  (o_cos_dw[31:16]),
.o_demod(o_demod_cos)
);
//鉴相器
..............................................  
//环路滤波
lpf lpfu(
.i_clk  (i_clk),
.i_rst  (i_rst),
.i_din  (o_mods),
.o_K    (o_K),
.o_Ks   ()
);
endmodule
相关文章
|
机器学习/深度学习 算法 数据安全/隐私保护
基于FPGA的SNN脉冲神经网络之LIF神经元verilog实现,包含testbench
本项目展示了 LIF(Leaky Integrate-and-Fire)神经元算法的实现与应用,含无水印运行效果预览。基于 Vivado2019.2 开发,完整代码配有中文注释及操作视频。LIF 模型模拟生物神经元特性,通过积分输入信号并判断膜电位是否达阈值产生脉冲,相较于 Hodgkin-Huxley 模型更简化,适合大规模神经网络模拟。核心程序片段示例,助您快速上手。
|
数据采集 算法 数据安全/隐私保护
【硬件测试】基于FPGA的4ASK调制解调通信系统开发与硬件片内测试,包含信道模块,误码统计模块,可设置SNR
本文介绍了基于FPGA的4ASK调制解调系统的硬件测试版本,该系统包括testbench、高斯信道模块和误码率统计模块,并新增了ILA在线数据采集和VIO在线SNR设置功能。通过VIO设置不同SNR(如15dB和25dB),实现了对系统性能的实时监测与调整。4ASK是一种通过改变载波幅度表示数据的数字调制方式,适用于多种通信场景。FPGA平台的高效性和灵活性使其成为构建高性能通信系统的理想选择。
498 17
|
算法 数据安全/隐私保护 异构计算
基于LSB最低有效位的音频水印嵌入提取算法FPGA实现,包含testbench和MATLAB对比
本项目展示了一种基于FPGA的音频水印算法,采用LSB(最低有效位)技术实现版权保护与数据追踪功能。使用Vivado2019.2和Matlab2022a开发,完整代码含中文注释及操作视频。算法通过修改音频采样点的最低有效位嵌入水印,人耳难以察觉变化。然而,面对滤波或压缩等攻击时,水印提取可能受影响。该项目运行效果无水印干扰,适合实时应用场景,核心逻辑简单高效,时间复杂度低。
|
算法 数据安全/隐私保护 异构计算
基于FPGA的2ASK+帧同步系统verilog开发,包含testbench,高斯信道,误码统计,可设置SNR
本内容展示了基于Vivado2019.2的算法仿真效果,包括设置不同信噪比(SNR=8db和20db)下的结果及整体波形。同时,详细介绍了2ASK调制解调技术的原理与实现,即通过改变载波振幅传输二进制信号,并提供数学公式支持。此外,还涉及帧同步理论,用于确定数据帧起始位置。最后,给出了Verilog核心程序代码,实现了2ASK解调与帧同步功能,结合DDS模块生成载波信号,完成信号处理流程。
409 0
|
数据采集 算法 数据安全/隐私保护
【硬件测试】基于FPGA的4FSK调制解调通信系统开发与硬件片内测试,包含信道模块,误码统计模块,可设置SNR
本文基于之前的文章《基于FPGA的4FSK调制解调系统》,增加了ILA在线数据采集模块和VIO在线SNR设置模块,实现了硬件测试版本。通过VIO设置不同SNR(如10dB和20dB),并展示了ILA采集的数据结果。四频移键控(4FSK)是一种数字调制方法,利用四个不同频率传输二进制数据,具有较高的频带利用率和抗干扰性能。输入的二进制数据分为两组,每组两个比特,对应四个频率f1、f2、f3、f4,分别代表二进制组合00、01、10、11。调制过程中选择相应频率输出,并进行幅度调制以增强抗干扰能力。接收端通过带通滤波器提取信号并还原为原始二进制数据。
490 7
|
算法 数据安全/隐私保护 异构计算
基于FPGA的变步长LMS自适应滤波器verilog实现,包括testbench
### 自适应滤波器仿真与实现简介 本项目基于Vivado2022a实现了变步长LMS自适应滤波器的FPGA设计。通过动态调整步长因子,该滤波器在收敛速度和稳态误差之间取得良好平衡,适用于信道均衡、噪声消除等信号处理应用。Verilog代码展示了关键模块如延迟单元和LMS更新逻辑。仿真结果验证了算法的有效性,具体操作可参考配套视频。
783 74
|
算法 数据安全/隐私保护 异构计算
基于FPGA的16QAM调制+软解调系统,包含testbench,高斯信道模块,误码率统计模块,可以设置不同SNR
本项目基于FPGA实现了16QAM基带通信系统,包括调制、信道仿真、解调及误码率统计模块。通过Vivado2019.2仿真,设置不同SNR(如8dB、12dB),验证了软解调相较于传统16QAM系统的优越性,误码率显著降低。系统采用Verilog语言编写,详细介绍了16QAM软解调的原理及实现步骤,适用于高性能数据传输场景。
887 69
|
编解码 算法 数据安全/隐私保护
基于FPGA的信号DM编解码实现,包含testbench和matlab对比仿真
本项目展示了DM编解码算法的实现与测试结果。FPGA测试结果显示为T1,Matlab仿真结果为T2。使用软件版本为Matlab 2022a和Vivado 2019.2。核心程序包含详细中文注释和操作视频。DM编解码通过比较信号样本差值进行编码,适用于音频等低频信号处理。硬件结构包括编码器(采样器、减法器、比较器)和解码器(解码器、积分器)。
|
移动开发 算法 数据安全/隐私保护
基于FPGA的QPSK调制+软解调系统,包含testbench,高斯信道模块,误码率统计模块,可以设置不同SNR
本文介绍了基于FPGA的QPSK调制解调系统,通过Vivado 2019.2进行仿真,展示了在不同信噪比(SNR=1dB, 5dB, 10dB)下的仿真效果。与普通QPSK系统相比,该系统的软解调技术显著降低了误码率。文章还详细阐述了QPSK调制的基本原理、信号采样、判决、解调及软解调的实现过程,并提供了Verilog核心程序代码。
785 26
|
算法 物联网 异构计算
基于FPGA的4FSK调制解调系统,包含testbench,高斯信道模块,误码率统计模块,可以设置不同SNR
本文介绍了基于FPGA的4FSK调制解调系统的Verilog实现,包括高斯信道模块和误码率统计模块,支持不同SNR设置。系统在Vivado 2019.2上开发,展示了在不同SNR条件下的仿真结果。4FSK调制通过将输入数据转换为四个不同频率的信号来提高频带利用率和抗干扰能力,适用于无线通信和数据传输领域。文中还提供了核心Verilog代码,详细描述了调制、加噪声、解调及误码率计算的过程。
708 11

热门文章

最新文章