FPGA应用设计报告二进制振幅键控(2ASK)调制器与解调器设计

课程设计任务书学生姓名：迟庆军专业班级：通信zy1101指导教师：陈适工作单位：武汉理工大学题目:二进制振幅键控（2ASK）调制器与解调器设计初始条件：QuartusII8.0sp1开发环境要求完成的主要任务:数字信号对载波振幅调制称为振幅键控，即ASK（Amplitude－ShiftKeying）。这种调制方式是利用载波的幅度变化来传递数字信息，其频率和初始相位保持不变。最基本的ASK是2ASK。请使用FPGA设计一个2ASK调制器与解调器，要求选择的FPGA芯片不限，选用的仿真工具不限。提交一篇FPGA的应用设计报告。时间安排：2014年1月3日上午8:30在鉴主15楼实验室答辩。指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日武汉理工大学FPGA应用设计报告目录摘要..................................................................................IAbstract.............................................................................II1.绪论...............................................................................11.1选题背景及意义................................................................11.1.1本课题的研究现状........................................................11.1.2选题目的意义............................................................11.2本文的主要工作................................................................22.2ASK系统组成及工作原理.............................................................32.12ASK调制原理及设计方法........................................................32.22ASK解调原理及设计方法........................................................33.2ASK各模块的设计...................................................................53.12ASK调制部分..................................................................53.22ASK解调部分..................................................................54.VerilogHDL程序设计................................................................74.12ASK调制部分程序设计..........................................................74.22ASK解调部分程序设计..........................................................75.2ASK的仿真结果及分析...............................................................95.1关于QuartusII软件...........................................................95.1.1QuartusII的优点.......................................................95.1.2QuartusII对器件的支持..................................................95.1.3QuartusII对第三方EDA工具的支持.......................................105.22ASK调制部分仿真.............................................................115.32ASK解调部分仿真.............................................................126.结论..............................................................................137.参考文献..........................................................................15附录.................................................................................16附录12ASK调制模块程序..........................................................16附录22ASK解调模块程序..........................................................18武汉理工大学FPGA应用设计报告I摘要随着时代的发展，用户不再满足于听到声音，而且还要看到图像；通信终端也不局限于单一的电话机，而且还有传真机和计算机等数据终端。现有的传输媒介电缆、微波中继和卫星通信等将更多地采用数字传输。在数字传输系统中，数字信号对高频载波进行调制，变成频带信号，在接收端进行解调，恢复原数字信号对载波的控制分为振幅调制即振幅键控（ASK）。现场可编程门阵列（FPGA）在通信领域得到了广泛的应用，利用FPGA性能优越、使用方便的特点，可以简化振幅调制解调电路的设计，而且易于反复编写和修改程序。文章介绍了运用VerilogHDL语言进行基于FPGA的振幅键控调制电路和解调电路设计的实现方案,给出了程序设计和仿真结果,完成了二进制基带数字信号的调制和解调,得到了相应的调制信号和解调信号。关键词：FPGA；二进制振幅键控；2ASK；调制；解调武汉理工大学FPGA应用设计报告IIAbstractWiththedevelopmentofthetimes,usersarenolongersatisfiedtohearthesound,butalsotoseetheimages;communicationterminalisnotlimitedtoasinglephone,butalsosuchasfaxmachinesandcomputerdataterminals.Existingtransmissionmediacables,microwaverelayandsatellitecommunicationswillbemoredigitaltransmission.Inadigitaltransmissionsystem,thedigitalmodulatedhigh-frequencycarriersignalintothefrequencybandsignal,anddemodulatesthereceivingendtorestoretheoriginaldigitalsignalintoanamplitudemodulatedcarrierthatisamplitudeshiftkeying(ASK)control.Field-programmablegatearray(FPGA)inthefieldofcommunicationhasbeenwidelyused,excellentuseofFPGAperformance,easytousefeaturesthatcansimplifythedesignofamplitudemodulationanddemodulationcircuit,andeasytoprepareandmodifytheprogramrepeatedly.ThispaperintroducestheuseofVerilogHDLlanguagebasedonamplitudeshiftkeyingmodulationcircuitanddemodulationcircuitdesignFPGAimplementation,giventheprogramdesignandsimulationresults,completebinarybasebanddigitalsignalmodulationanddemodulation,getthecorrespondingmodulationsignalandademodulatedsignal.Keywords：FPGA;binaryamplitudeshiftkeying;2ASK;modulation;demodulation武汉理工大学FPGA应用设计报告11.绪论1.1选题背景及意义1.1.1本课题的研究现状1934年美国学者李佛西提出脉冲编码调制（PCM）的概念，从此之后通信数字化的时代应该说已经开始了，但是数字通信的高速发展却是20世纪70年代以后才开始的。随着时代的发展，用户不再满足于听到声音，而且还要看到图像；通信终端也不局限于单一的电话机，而且还有传真机和计算机等数据终端。现有的传输媒介电缆、微波中继和卫星通信等将更多地采用数字传输。数字信号的载波调制是信道编码的一部分，之所以在信源编码和传输通道之间插入信道编码是因为通道及相应的设备对所要传输的数字信号有一定的限制，未经处理的数字信号源不能适应这些限制。由于传输信道的频带资源总是有限的，因此在充分得利用现有资源的前提下，提高传输效率就是通信系统所追求的最重要指标之一。模拟通信很难控制传输效率，最常见到的单边带调幅（SSB）或残留边带调幅（VSB）可以节省近一半的传输频带。由于数字信号只有“0”和“1”两种状态，所以数字调制完全可以理解为像报务员用开关键控制载波的过程，因此数字信号的调制方式一般均为较简单的键控方式。现代通信系统的发展随着VerilogHDL等设计语言的出现和ASIC的应用进入了一个新的阶段。由于大多数信号都是带通型的，所以必须先用数字基带信号对载波进行调节，形成数字调制信号再进行传输。因而，调制技术是实现现代通信的重要手段。本文在研究ASK系统的基础上，基于FPGA设计了它的调制解调仿真实现方案。首先确定了ASK系统的仿真方案。其次编写了方案所需的程序，调制及解调实现功能。结果表明用FPGA控制ASK系统的实现方法简单，误码率低。提高了数字通信系统的效率，降低了成本。1.1.2选题目的意义这个课题是基于FGPA设计并制作一个2ASK调制解调器，实现数字信号对载波的调制和解调。通过这个课题理解掌握课题涉及的相关内容，熟练使用相关开发工具软件Quartus武汉理工大学FPGA应用设计报告2II，熟悉数字信号载波调制解调的基本方式。现代通信系统是一个十分复杂的工程系统，通信系统设计研究也是一项十分复杂的技术。由于技术的复杂性，在现代通信技术中，越来越重视采用计算机仿真技术来进行系统分析和设计。随着电子信息技术的发展，已经从仿真研究和设计辅助工具，发展成为今天的软件无