基于EDA技術的DPSK調制解調系統設計.doc

2007級學生數字通信原理課程設計 數字通信原理與技術設計報告書課題名稱基于EDA技術的DPSK調制解調系統設計姓 名 李林芳學 號0712402-30院 系物理與電信工程系專 業(yè)通信工程指導教師曾專武20XX年 1 月15日一、設計任務及要求：設計任務：利用EDA技術設計程序將數字基帶信號進行DPSK調制和解調的過程仿真出來。設計要求：在對數字通信原理中DPSK調制解調過程的充分理解下熟練地運用VHDL語言設計程序絕對碼-相對碼轉換、CPSK調制、CPSK解調和相對碼絕對轉換并仿真出來。 指導教師簽名：_ 20XX年 1 月 15 日 二、指導教師評語：指導教師簽名：_ 20XX年 1 月 15 日 三、成績 驗收蓋章 ：_ 20XX年 1 月 15 日 基于EDA技術的DPSK調制解調系統設計0712402-30 李林芳（湖南城市學院物理與電信工程系通信工程專業(yè),益陽,413000）1設計目的 通過本課程設計的開展，我能夠掌握通信原理中數字信號的DPSK調制和解調，并能用EDA技術進行編程設計并進行軟件仿真。2設計要求熟悉用VHDL語言進行程序設計進行數字基帶信號的DPSK調制與解調的硬件設計,要求用程序設計絕對碼-相對碼轉換、cpsk調制、cpsk解調，相對碼絕對碼轉換，并進行dpsk調制與解調仿真。3設計原理DPSK(差分相移鍵控)調制解調通過對未調制基帶信號進行絕對碼-相對碼轉換、cpsk調制、cpsk解調，相對碼絕對碼轉換達成目的。輸入基帶信號是一串二進制數，絕對碼和相對碼是相移鍵控的基礎，絕對碼是以基帶信號碼元的電平直接表示數字信息的。如假設高電平代表“1”，低電平代表“0”，相對碼是用基帶信號碼元的電平相對前一碼元的電平有無變化來表示數字信息的，假如相對電平有跳變表示“1”，無跳變表示“0”。首先用絕對碼表示未調制信號，然后進行絕對碼-相對碼轉換，接著進行CPSK調制，利用載波的不同相位去直接傳送數字信息，即與載波進行相位調制，是用數字基帶信號控制載波的相位，使載波的相位發(fā)生跳變。對二進制CPSK，若用相位代表“0”碼，相位0代表“1”碼，即規(guī)定數字基帶信號為“ 0”碼時，已調信號相對于載波的相位為；數字基帶信號為“1”碼時，已調信號相對于載波相位為同相。按此規(guī)定，2CPSK信號的數學表示式(1.1)為 （1.1）式中0為載波的初相位。受控載波在0、兩個相位上變化。解調時，把相對碼從載波上分離恢復出來，必須要先恢復載波，然后把載波與CPSK信號進行比較，才能恢復基帶信號。最后進行相對碼絕對碼轉換，恢復為輸入的基帶信號。4 程序的設計4.1 絕對碼相對碼轉換VHDL程序-文件名：DPSKjuexiang-功能：基于VHDL硬件描述語言，對基帶信號進行絕對碼到相對碼的轉換library ieee;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity DPSKjuexiang isport(clk :in std_logic; -系統時鐘 start :in std_logic; -開始轉換信號 x :in std_logic; -絕對碼輸入信號 y :out std_logic); -相對碼輸出信號end DPSKjuexiang;architecture juexiang of DPSKjuexiang issignal q:integer range 0 to 3; -分頻器signal xx:std_logic; -中間寄存信號 beginprocess(clk,x) -此進程完成絕對碼到相對碼的轉換beginif clkevent and clk=1 then if start=0 then q=0; xx=0; elsif q=0 then q=1; xx=xx xor x;y=xx xor x; -輸入信號與前一個輸出信號進行異或 elsif q=3 then q=0; else q=q+1; end if;end if;end process;end juexiang;4.2 CPSK調制VHDL程序-文件名：CPSK-功能：基于VHDL硬件描述語言，對基帶信號進行調制library ieee;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity CPSK isport(clk :in std_logic; -系統時鐘 start :in std_logic; -開始調制信號 x :in std_logic; -基帶信號 y :out std_logic); -已調制輸出信號end CPSK;architecture two of CPSK issignal q:std_logic_vector(1 downto 0); -2位計數器signal f1,f2:std_logic; -載波信號beginprocess(clk) -此進程主要是產生兩重載波信號f1，f2beginif clkevent and clk=1 then if start=0 then q=00; elsif q=01 then f1=1;f2=0;q=q+1; elsif q=11 then f1=0;f2=1;q=00; else f1=0;f2=1;q=q+1; end if;end if;end process;process(clk,x) -此進程完成對基帶信號x的調制 beginif clkevent and clk=1 then if q(0)=1 then if x=1 then y=f1; -基帶信號x為1時，輸出信號y為f1 else y=f2; -基帶信號x為0時，輸出信號y為f2 end if; end if;end if;end process;end two;4.3 CPSK解調VHDL程序-文件名：CPSKjie-功能：基于VHDL硬件描述語言，對CPSK調制的信號進行解調 library ieee;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity CPSKjie isport(clk :in std_logic; -系統時鐘 start :in std_logic; -同步信號 x :in std_logic; -調制信號 y :out std_logic); -基帶信號end CPSKjie;architecture jietiao of CPSKjie issignal q:integer range 0 to 3; beginprocess(clk) -此進程完成對CPSK調制信號的解調beginif clkevent and clk=1 then if start=0 then q=0; elsif q=0 then q=q+1; -在q=0時，根據輸入信號x的電平來進行判決 if x=1 then y=1; else y=0; end if; elsif q=3 then q=0; else q=q+1; end if;end if;end process;end jietiao;4.4 相對碼絕對碼轉換VHDL程序-文件名：DPSKxj-功能：基于VHDL硬件描述語言，對基帶碼進行相對碼到絕對碼的轉換library ieee;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity DPSKxj isport(clk :in std_logic; -系統時鐘 start :in std_logic; -開始轉換信號 x :in std_logic; -相對碼輸入信號 y :out std_logic); -絕對碼輸出信號end DPSKxj;architecture xiangjue of DPSKxj issignal q:integer range 0 to 3; -分頻signal xx:std_logic; -寄存相對碼beginprocess(clk,x) -此進程完成相對碼到絕對碼的轉換beginif clkevent and clk=1 then if start=0 then q=0; elsif q=0 then q=1;elsif q=3 then q=0; y=xx xor x; xx=x;-輸入信號x與前一輸入信號xx進行異或 else q=q+1; end if;end if;end process;end xiangjue;對上述vhdl程序進行編譯并生成電路元件圖5.15 系統仿真圖5.1 DPSK調制解調原理圖圖5.1是有四個程序絕對碼-相對碼轉換、cpsk調制、cpsk解調和相對碼絕對碼轉換分別編譯成功后轉化成模塊，然后與初始三個輸入量合理連接，絕對碼-相對碼轉換后的的輸出作為 cpsk調制的輸入，依次按原理連接好再編譯。圖5.2 DPSK調制解調仿真圖圖5.2是在圖5.1編譯成功基礎上的波形仿真圖，時鐘信號控制同步，start信號是工作的開始，上升沿有效，x是絕對碼輸入信號，y0是相對碼信號的輸出，y1是調制信號的輸出，y2是解調碼信號的輸出，y3是絕對碼信號的輸出。6 設計總結通過VHDL編程進一步深化對通信原理知識的學習，我加深了對通信原理對基帶信號調制解調的理解，并且提高了對EDA技術的應用能力，更進一步地了解通信系統的實質，充分理解通信在其專業(yè)領域的重要意義。EDA仿真促進我