基于FPGA的BPSK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

简介: 本系统基于Vivado2019.2,在原有BPSK调制解调基础上新增高斯信道及误码率统计模块,可测试不同SNR条件下的误码性能。仿真结果显示,在SNR=0dB时误码较高,随着SNR增至5dB,误码率降低。理论上,BPSK与2ASK信号形式相似,但基带信号不同。BPSK信号功率谱仅含连续谱,且其频谱特性与2ASK相近。系统采用Verilog实现,包括调制、加噪、解调及误码统计等功能,通过改变`i_SNR`值可调整SNR进行测试。

1.算法仿真效果
本系统在以前写过的BPSK调制解调系统的基础上,增加了高斯信道模块,误码率统计模块,可以验证不同SNR情况下的BPSK误码情况。

vivado2019.2仿真结果如下(完整代码运行后无水印):

SNR=0db:

60977d25c401f4e05c475cde46efc65b_watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=.jpg

SNR=5db:

4e1c5175297a271821fbb765a02afe2f_watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=.jpg

系统RTL结构如下:

64d52062fa6a2975495d1b070e07f0d7_watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=.jpg

2.算法涉及理论知识概要
BPSK信号与2ASK信号的时域表达式在形式上是完全相同的,所不同的只是两者基带信号s(t)的构成,一个由双极性NRZ码组成,另一个由单极性NRZ码组成。因此,求BPSK信号的功率谱密度时,也可采用与求2ASK信号功率谱密度相同的方法。
(1)当双极性基带信号以相等的概率(p=1/2)出现时,BPSK信号的功率谱仅由连续谱组成。BPSK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成。其中,连续谱取决于数字基带信号s(t)经线性调制后的双边带谱,而离散谱则由载波分量确定。
(2)BPSK的连续谱部分与2ASK信号的连续谱基本相同(仅差一个常数因子)。因此,BPSK信号的带宽、频带利用率也与2ASK信号的相同。
在数字调制中,BPSK(后面将会看到2DPSK也同样)的频谱特性与2ASK十分相似。相位调制和频率调制一样,本质上是一种非线性调制,但在数字调相中,由于表征信息的相位变化只有有限的离散取值,因此,可以把相位变化归结为幅度变化。这样一来,数字调相同线性调制的数字调幅就联系起来了,为此可以把数字调相信号当作线性调制信号来处理了。但是不能把上述概念推广到所有调相信号中去。
BPSK (Binary Phase Shift Keying)-------二进制相移键控。是把模拟信号转换成数据值的转换方式之一,利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式。BPSK使用了基准的正弦波和相位反转的波浪,使一方为0,另一方为1,从而可以同时传送接受2值(1比特)的信息。

   由于最单纯的键控移相方式虽抗噪音较强但传送效率差,所以常常使用利用4个相位的QPSK和利用8个相位的BPSK。

    ​二进制相移键控(BPSK)信号进行相干解调的系统,其包括:用于从所述BPSK信号中恢复出频率为2F的载波信号(C)的装置;用于将频率为2F的所述信号注入到注入锁定振荡器(ILO)中的装置,该注入锁定振荡器的固有谐振频率为f↓[r],该f↓[r]大致等于f,该注入锁定振荡器提供用于恢复具有(θ↓[e]-k)/2相移的原始载波的差分输出(o↓[p]、o↓[n])信号,其中θ=arcsin[(f↓[r]-r)/αA↓[i]f],其中α和k是取决于所述注入锁定振荡器(ILO)中的主要非线性的类型的参数,而A↓[i]是所恢复的频率为2f的载波信号的幅值,以及用于将所述差分输出(o↓[p]、o↓[n])信号与所述输入BPSK信号的副本进行组合,以产生解调信号(DEMOD)的装置。

3.Verilog核心程序
````timescale 1ns / 1ps

module test_BPSK;

reg i_clk;
reg i_rst;
reg i_bits;
reg signed[7:0]i_SNR;
wire signed[1:0]o_nz;
wire signed[15:0]o_fir;
wire signed[15:0]o_carrier;
wire signed[31:0]o_mod;
wire signed[15:0]o_modn;
wire signed[15:0]o_carrier_local;
wire signed[31:0]o_dw;
wire signed[31:0]o_demod ;
wire signed[31:0]o_error_num;
wire signed[31:0]o_total_num;
BPSK uut(
.i_clk(i_clk),
.i_rst(i_rst),
.i_bits(i_bits),
.i_SNR(i_SNR),
.o_nz(o_nz),
.o_fir(o_fir),
.o_carrier(o_carrier),
.o_mod(o_mod),
.o_modn(o_modn),
.o_carrier_local(o_carrier_local),
.o_dw(o_dw),
.o_demod(o_demod),
.o_error_num(o_error_num),
.o_total_num(o_total_num)
);

initial
begin
i_clk = 1'b1;
i_rst = 1'b1;
i_SNR=5;//这个地方可以设置信噪比,数值大小从0~50,

#1000
i_rst = 1'b0;

end
initial
begin
i_bits= 1'b0;

#1000
repeat(10000)
begin
#2560
i_bits= 1'b1;
#2560
i_bits= 1'b0;
#2560
i_bits= 1'b0;
#5120
i_bits= 1'b1;
#640
i_bits= 1'b1;
#2560
i_bits= 1'b0;
#2560
i_bits= 1'b1;
#2560
i_bits= 1'b1;
#2560
i_bits= 1'b0;
#2560
i_bits= 1'b0;
#320
i_bits= 1'b0;
#320
i_bits= 1'b0;
#320
i_bits= 1'b1;
#640
i_bits= 1'b1;
#2560
i_bits= 1'b0;
#2560
i_bits= 1'b1;
#2560
i_bits= 1'b0;
end

end
always #5 i_clk=~i_clk;
endmodule
0sj_006m

```

相关文章
|
14天前
|
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。
113 69
|
18天前
|
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。
53 26
|
4天前
|
数据采集 算法 数据安全/隐私保护
【硬件测试】基于FPGA的2FSK调制解调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2FSK调制解调系统,包含高斯信道、误码率统计模块及testbench。系统增加了ILA在线数据采集和VIO在线SNR设置模块,支持不同SNR下的硬件测试,并提供操作视频指导。理论部分涵盖频移键控(FSK)原理,包括相位连续与不连续FSK信号的特点及功率谱密度特性。Verilog代码实现了FSK调制解调的核心功能,支持在不同开发板上移植。硬件测试结果展示了不同SNR下的性能表现。
25 6
|
24天前
|
算法 异构计算
基于FPGA的4ASK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4-ASK调制解调系统的算法仿真效果、理论基础及Verilog核心程序。仿真在Vivado2019.2环境下进行,分别测试了SNR为20dB、15dB、10dB时的性能。理论部分概述了4-ASK的工作原理,包括调制、解调过程及其数学模型。Verilog代码实现了4-ASK调制器、加性高斯白噪声(AWGN)信道模拟、解调器及误码率计算模块。
45 8
|
1月前
|
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。
51 11
|
1月前
|
算法 数据安全/隐私保护 异构计算
基于FPGA的1024QAM基带通信系统,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1024QAM调制解调系统的仿真与实现。通过Vivado 2019.2进行仿真,分别在SNR=40dB和35dB下验证了算法效果,并将数据导入Matlab生成星座图。1024QAM调制将10比特映射到复数平面上的1024个星座点之一,适用于高数据传输速率的应用。系统包含数据接口、串并转换、星座映射、调制器、解调器等模块。Verilog核心程序实现了调制、加噪声信道和解调过程,并统计误码率。
45 1
|
2月前
|
算法 数据安全/隐私保护 异构计算
基于FPGA的64QAM基带通信系统,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64QAM调制解调通信系统的设计与实现,包括信号生成、调制、解调和误码率测试。系统在Vivado 2019.2中进行了仿真,通过设置不同SNR值(15、20、25)验证了系统的性能,并展示了相应的星座图。核心程序使用Verilog语言编写,加入了信道噪声模块和误码率统计功能,提升了仿真效率。
54 4
|
2月前
|
监控 算法 数据安全/隐私保护
基于三帧差算法的运动目标检测系统FPGA实现,包含testbench和MATLAB辅助验证程序
本项目展示了基于FPGA与MATLAB实现的三帧差算法运动目标检测。使用Vivado 2019.2和MATLAB 2022a开发环境,通过对比连续三帧图像的像素值变化,有效识别运动区域。项目包括完整无水印的运行效果预览、详细中文注释的代码及操作步骤视频,适合学习和研究。
|
7月前
|
编解码 算法 异构计算
基于FPGA的NC图像质量评估verilog实现,包含testbench和MATLAB辅助验证程序
在Vivado 2019.2和Matlab 2022a中测试的图像质量评估算法展示了效果。该算法基于NC指标,衡量图像与原始图像的相似度,关注分辨率、色彩深度和失真。提供的Verilog代码段用于读取并比较两个BMP文件,计算NC值。
|
2月前
|
存储 算法 数据处理
基于FPGA的8PSK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
本系统在原有的8PSK调制解调基础上,新增了高斯信道与误码率统计模块,验证了不同SNR条件下的8PSK性能。VIVADO2019.2仿真结果显示,在SNR分别为30dB、15dB和10dB时,系统表现出不同的误码率和星座图分布。8PSK作为一种高效的相位调制技术,广泛应用于无线通信中。FPGA凭借其高度灵活性和并行处理能力,成为实现此类复杂算法的理想平台。系统RTL结构展示了各模块间的连接与协同工作。
63 16