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

简介: 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。

1.算法仿真效果
vivado2019.2仿真结果如下(完整代码运行后无水印):

设置SNR=8db
61980fcaebee10f4969df2f32197d946_watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=.jpg

设置SNR=20db

75a365c0556762d0100ddb188f025216_watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=.jpg

整体波形效果:

80e3aee92e31516e7bb436f2d8d852b0_watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=.jpg

仿真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
2.1 2ASK调制解调
2ASK调制解调是一种数字调制解调技术,它是基于ASK调制的一种数字调制方式。ASK调制是一种模拟调制方式,它是通过改变载波的振幅来传输数字信号。而2ASK调制解调则是将数字信号转换为二进制码,再通过改变载波的振幅来传输数字信号。 2ASK调制的原理是将数字信号转换为二进制码,然后将二进制码与载波信号相乘,得到调制信号。在解调时,将接收到的信号与载波信号相乘,再通过低通滤波器滤波,得到原始的数字信号。

  2ASK是一种数字调制方式,其中“2”代表二进制,即调制信号只有两个幅度水平。在2ASK调制中,数字基带信号控制载波的幅度。当发送二进制“1”时,发送全幅度载波;当发送二进制“0”时,不发送信号,即无载波输出。因此,2ASK信号可以看作是基带脉冲序列与一个全幅度正弦波的乘积。2ASK的调制解调系统结构如下图所示:

2c7f328a87dd0591c141e94054a758bd_watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=.png

假设我们的输入二进制序列为an,那么2ASK的调制过程可以用以下数学公式表示:

    e2ASK(t) = Σan g(t - nTs) cos(ωct)

    其中,g(t)是基带脉冲形状,Ts是基带脉冲间隔,ωc是载波的角频率。解调过程则是对接收到的信号进行包络检波,恢复出原始的二进制序列。

2.2 帧同步
在数字通信中,信息通常是以帧为单位进行组织和传输的。帧同步的目的是确定每一帧的起始位置,以便接收端能够正确地解调出每帧中的数据。

   设发送的帧结构为:帧同步码 + 信息码元序列 。帧同步码是具有特定规律的码序列,用于接收端识别帧的起始。

   帧同步的过程就是在接收序列中寻找与帧同步码匹配的位置,一旦找到匹配位置,就确定了帧的起始位置,后续的码元就可以按照帧结构进行正确的划分和处理。

13b68f842f0395fc76d3cf4ea7451f53_watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=.jpg

3.Verilog核心程序
````timescale 1ns / 1ps
//
// Company:
// Engineer:
//
// Create Date: 2023/10/18 19:57:39
// Design Name:
// Module Name: FSK_demod
// Project Name:
// Target Devices:
// Tool Versions:
// Description:
//
// Dependencies:
//
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
//
//
.......................................................
wire signed[15:0]o_cosr1;
wire[31:0]m_axis_data_tdatar1;
dds_compiler_0 dds_compiler_u5(
.aclk (i_clk), // input wire aclk
.aresetn (~i_rst), // input wire aresetn
.s_axis_config_tvalid(1'b1), // input wire s_axis_config_tvalid
.s_axis_config_tdata(32'h03ff_ffff), // input wire [31 : 0] s_axis_config_tdata
.m_axis_data_tvalid(), // output wire m_axis_data_tvalid
.m_axis_data_tdata(m_axis_data_tdatar1), // output wire [31 : 0] m_axis_data_tdata
.m_axis_phase_tvalid(), // output wire m_axis_phase_tvalid
.m_axis_phase_tdata() // output wire [31 : 0] m_axis_phase_tdata
);
assign o_cosr1=m_axis_data_tdatar1[15:0];

always @(posedge i_clk or posedge i_rst)
begin
if(i_rst)
begin
o_de_2ask <= 32'd0;
end
else begin
o_de_2ask <= $signed(i_2ask)*$signed(o_cosr1);
end
end

fiter1 fiterU1(
.i_clk (i_clk),
.i_rst (i_rst),
.i_din (o_de_2ask[24:9]),
.o_dout (o_de_2askf)
);

................................................
//帧同步,提取数据,去帧头
frame_syn frame_syn_u(
.i_clk (dat_clk),
.i_rst (i_rst),
.i_bits (o_bits),
.o_bits_data (o_bits_data),
.o_bits_head (o_bits_head),
.o_peak (o_peak),
.o_en_data (o_en_data),
.o_en_pn (o_en_pn),
.o_frame_start (o_frame_start)
);
endmodule
```

相关文章
|
1月前
|
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。
|
1月前
|
数据采集 移动开发 算法
【硬件测试】基于FPGA的QPSK调制+软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
本文基于FPGA实现QPSK调制与软解调系统,包含Testbench、高斯信道、误码率统计模块,并支持不同SNR设置。硬件版本新增ILA在线数据采集和VIO在线SNR设置功能,提供无水印完整代码及测试结果。通过VIO分别设置SNR为6dB和12dB,验证系统性能。配套操作视频便于用户快速上手。 理论部分详细解析QPSK调制原理及其软解调实现过程,涵盖信号采样、相位估计、判决与解调等关键步骤。软解调通过概率估计(如最大似然法)提高抗噪能力,核心公式为*d = d_hat / P(d_hat|r[n])*,需考虑噪声对信号点分布的影响。 附Verilog核心程序代码及注释,助力理解与开发。
75 5
|
1月前
|
数据采集 算法 数据安全/隐私保护
【硬件测试】基于FPGA的2ASK+帧同步系统开发与硬件片内测试,包含高斯信道,误码统计,可设置SNR
本文分享了基于FPGA的2ASK+帧同步系统硬件测试版本,包含ILA数据采集、VIO SNR设置及数据源模块。通过调整SNR(如45dB和10dB),实现对调制解调性能的验证。2ASK调制将数字信号转为二进制码,通过载波振幅变化传输;帧同步用于确定帧起始位置,确保数据正确解调。附带操作视频与核心Verilog代码,便于理解和复现。
57 9
|
2月前
|
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。
|
4月前
|
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。
184 74
|
2月前
|
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)。
|
5月前
|
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。
278 69
|
5月前
|
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。
197 26
|
4月前
|
存储 编解码 算法
基于FPGA的直接数字频率合成器verilog实现,包含testbench
本项目基于Vivado 2019.2实现DDS算法,提供完整无水印运行效果预览。DDS(直接数字频率合成器)通过数字信号处理技术生成特定频率和相位的正弦波,核心组件包括相位累加器、正弦查找表和DAC。相位累加器在每个时钟周期累加频率控制字,正弦查找表根据相位值输出幅度,DAC将数字信号转换为模拟电压。项目代码包含详细中文注释及操作视频。
|
6月前
|
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。
187 8

热门文章

最新文章