【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

简介: 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。

1.算法仿真效果
本文是之前写的文章:

《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》

的硬件测试版本。

在系统在仿真版本基础上增加了ila在线数据采集模块,vio在线SNR设置模块,数据源模块。硬件ila测试结果如下:(完整代码运行后无水印):

VIO设置SNR=15db

37c6c852a4772d8d1c38d499d9f63099_watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=.jpg

VIO设置SNR=25db
4f38002f1c0c3071b9acedfba0afe9e1_watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=.jpg

硬件测试操作步骤可参考程序配套的操作视频。

2.算法涉及理论知识概要
在现代通信系统中,数字调制技术被广泛应用于无线通信、卫星通信以及有线通信等领域。其中,振幅键控(Amplitude Shift Keying, ASK)是一种简单的数字调制方式,通过改变载波信号的幅度来表示不同的数据位。四进制振幅键控(4-ASK)是ASK的一种扩展形式,它使用四个不同的幅度等级来传输两个比特的信息。

a0806fd2e5410bc0c018f3e733413932_watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=.png

    基于FPGA的4ASK调制解调系统结合了数字信号处理的灵活性与硬件实现的高效性,适用于多种通信场景。通过对调制解调原理的深入理解及FPGA平台的有效利用,可以构建出高性能且具有较强适应性的通信系统。

3.Verilog核心程序
````timescale 1ns / 1ps
//
// Company:
// Engineer:
//
// Create Date: 2024/12/09 20:40:14
// Design Name:
// Module Name: tops_hdw
// Project Name:
// Target Devices:
// Tool Versions:
// Description:
//
// Dependencies:
//
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
//
//

module tops_hdw(

input i_clk,
input i_rst,
output reg [3:0] led
);

wire[1:0] o_msg;

//产生模拟测试数据
signal signal_u(
.i_clk (i_clk),
.i_rst (~i_rst),
.o_bits(o_msg)
);
//设置SNR
wire signed[7:0]o_SNR;
vio_0 your_instance_name (
.clk(i_clk), // input wire clk
.probe_out0(o_SNR) // output wire [7 : 0] probe_out0
);

wire signed[15:0]o_4ask;
wire signed[15:0]o_4ask_Rn;
wire signed[31:0]o_de_4askf;
wire [1:0]o_bits;
wire signed[31:0]o_error_num;
wire signed[31:0]o_total_num;

ASK4 uut(
.i_clk(i_clk),
.i_rst(~i_rst),
.i_bits(o_msg),
.i_SNR(o_SNR),
.o_4ask(o_4ask),
.o_4ask_Rn(o_4ask_Rn),
.o_de_4ask(),
.o_de_4askf(o_de_4askf),
.o_bits(o_bits),
.o_error_num(o_error_num),
.o_total_num(o_total_num)
);

//ila篇内测试分析模块
ila_0 ila_u (
.clk(i_clk), // input wire clk
.probe0({
o_SNR,o_msg,o_4ask,o_4ask_Rn,o_de_4askf[27:12],//8
o_bits,
o_error_num,o_total_num//64
})
);

endmodule
```

ebe90284380c836b3c87e8b07517ce60_watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=.jpg

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