基于VHDL的2FSK调制与解调.docx

河北大学工商学院2012届本科生毕业论文(设计) PAGE 1 １　　引言 目前,由于电子技术的跨越式发展,使得VHDL语言在数字系统的设计中起到了重要作用,其提供的自上而下的设计模式和易于读取调试的优点得到了广泛的欢迎,这提高了数字系统的时效性。Quartus‖是Altera公司开发的可以解决在CPLD/FPGA过程中的编辑、编译、综合和仿真等内容的一款软件，其继承了前一代MAX+PLUS‖的优点，既支持图形输入又支持代码输入，并增添了网络编辑功能，提升了系统的调试能力。近几年来，信号的调制和解调技术得到了长足的进步，而其中，频移键控方法简单，易于实现，并且解调不需要恢复本地载波，其良好的抗噪声和抗衰落性能使得广泛应用于中低数据传输，以及衰落通道和频带较宽的信道中。【1】 1.1　课题的目的及意义 目前，数字通信已经在通信技术领域应用广泛，其良好的保密性，抗干扰性，使得其在卫星通信，多媒体通信，光纤通信，数字电视，移动通信，军事通信，微波通信，视频通信等关键的领域得到了重要的应用。 数字调制技术是数字通信的一部分，它把基带信号的频谱迁移到高频处成为适于在通道中传输的信号，其中频移键控（FSK）就是利用不同频率的载波表示0和1两个电平来实现对基带信号的调制，而利用仿真系统对其调制解调过程进行实现使得学习者更直观的，形象的了解和掌握其工作过程，这样减少了复杂框图和公式推倒的繁琐。因此该设计就由此应运而生，透过此次实验可以更清楚的看见频移键控（FSK）的调制解调的过程和仿真结果。 1.2　数字调制解调技术发展及研究现状 调制的目的有以下三个方面：首先，将基带信号变换成适合在信道中传输的一条信号。其次，改善通信系统的抗噪声性能。再次，即实现信道的多路复用。 近几十年来，随着通信终端，通信介质、信号处理等技术的跨越式发展，通信信号尤其是数字信号的调制解调的技术得到了长足的进步，对于常用的调制解调技术的研究有着十分重要的影响。信号从信源中产生后在未经解调之前属于基带信号，基带信号是不适合在通道中直接传输的，因为它的抗干扰性很弱，因此在信号进入通道之前，有必要对其进行调整，即用基带信号来影响未调制的高频载波，使得载波的参数（振幅、相位和频率）随着基带信号的变化而变化，这样被调制的信号就可以在通道中传输了。【2】而已调信号在接收端通过进入解调设备从而恢复原始的基带信号，实现完整的调制解调传输过程。在数字信号的调制过程中，我们按被影响的载波参数的性质分可以分为振幅键控（ASK），频移键控（FSK），相移键控（PSK）以及差分相移键控（DPSK）等。 振幅键控（ASK），一般情况下采用二进制振幅键控即2ASK，其使用数字信号0和1的两个矩形脉冲与正弦载波相乘得到调制信号，其实现过程可以通过模拟调频法或键控法实现，当有载波输出时即为信号“1”，无载波输出时即为信号“0”。2ASK信号是信息传输中应用较早的一种传输方式，但其实现过程太简单导致信号的抗干扰能力很差；频移键控（FSK），二进制频移键控即为2FSK，其原理是利用两个不同频率的正弦载波来分别代表0和1两个数字信号在信道上进行传输。从原理上讲，2FSK可以通过模拟调频法来实现，即用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频，也可以应用键控法即利用矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同频率的独立频率源进行选通来实现。2FSK信号实现起来较容易，其抗噪声性能良好，在中低速数据传输中起到了广泛的作用；相移键控（PSK），二进制相移键控又称2PSK即利用了两种不同相位的正弦载波（通常用0和π）来分别表示信号0和1，它的实现方式亦可以经过键控法或模拟调频法实现。而差分相移键控（DPSK）是通过利用前后相邻码元的载波相位相对变化而传递数字信息【3】，即逢“1”则相位发生变化，逢“0”不变，其调制过程需要对基带信号进行码变换通过键控调制来实现。除上述四种调制方式外，还有QAM即正交振幅调制、QPSK四进制相移键控，MSK最小频移键控等等。它们在移动通信卫星通信等方面有着重要的作用，调制手段和之前四种也有所不同，这里不一一概述。 对于解调过程，大体上也可分为相干解调和非相干解调，相干解调即通过已调信号通过带通滤波器滤除噪声后与同频率的本地载波相乘，再进入低通滤波器，最后通过抽样判决来恢复原信号；此外还有差分相干解调，它的原理是利用对已调信号进行一个码元间隔T的延时后与原已调信号相乘，结果进入低通滤波器，然后抽样判决得到原信号。非相干检测法一般通过对已调信号进行限幅、整流，脉冲展宽等方式恢复原始信号，其中过零检测法可以应用于2FSK信号的解调，而对于2ASK信号的解调也可以通过非相干解调法进行，同步解调法应用广泛对于2ASK,2FSK,2PSK等均适用。差分相干解调一般应用在对差分信号如DPSK信号的解调过程中。 1