1.算法仿真效果
本系统进行了Vivado2019.2平台的开发，测试结果如下：
GFDM调制信号放大：
GFDM解调信号放大：
系统RTL结构图如下：
2.算法涉及理论知识概要
随着通信技术的不断发展，人们对数据传输速率和频谱效率的要求越来越高。为了满足这些需求，一种名为广义频分复用（GFDM）的新型调制技术应运而生。GFDM具有灵活的子载波间隔和符号时间长度，能够在各种复杂环境中实现高效的数据传输。
GFDM是一种基于子载波的多载波调制技术，通过对子载波进行调制和解调来实现数据传输。与传统的正交频分复用（OFDM）相比，GFDM具有更灵活的子载波间隔和符号时间长度，可以更好地适应不同的信道环境。
2.1 子载波调制
在GFDM中，每个子载波可以采用不同的调制方式，如BPSK、QPSK、16QAM等。调制符号在子载波上进行传输，子载波的间隔可以根据需要进行调整。调制符号在每个子载波上的传输时间称为符号时间，符号时间的长度也可以根据需要进行调整。
在GFDM中，每个子载波可以采用不同的调制方式。以BPSK为例，调制公式为：s_k(t) = a_k * cos(2πf_k t + φ_k)其中，s_k(t)表示第k个子载波上的调制信号，a_k表示调制符号的幅度，f_k表示第k个子载波的频率，φ_k表示第k个子载波的相位。
2.2 脉冲成型滤波
在GFDM中，为了减小子载波间的干扰，通常在调制符号上施加一个脉冲成型滤波器。该滤波器可以在时域和频域上实现良好的局部化特性，从而减小子载波间的干扰。常用的脉冲成型滤波器包括矩形滤波器、高斯滤波器和升余弦滤波器等。
在GFDM中，通常在调制符号上施加一个脉冲成型滤波器。以矩形滤波器为例，滤波公式为：g(t) = rect(t/T_s)其中，g(t)表示脉冲成型滤波器，rect(t/T_s)表示矩形函数，T_s表示符号时间长度。
2.3 GFDM信号生成
在GFDM中，经过子载波调制和脉冲成型滤波后的信号称为GFDM符号。一个GFDM符号由多个子载波组成，每个子载波上传输一个调制符号。多个GFDM符号组成一个GFDM帧，用于在信道上进行传输。
在GFDM中，经过子载波调制和脉冲成型滤波后的信号称为GFDM符号。一个GFDM符号由多个子载波组成，每个子载波上传输一个调制符号。以N个子载波为例，GFDM信号生成公式为：x(t) = ∑_{k=0}^{N-1} s_k(t) * g(t - kT_s)其中，x(t)表示GFDM信号，s_k(t)表示第k个子载波上的调制信号，g(t)表示脉冲成型滤波器，T_s表示符号时间长度。
3.Verilog核心程序
`timescale 1ns / 1ps
//
// Company:
// Engineer:
//
// Project Name:
// Target Devices:
// Tool Versions:
// Description:
//
// Dependencies:
//
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
//
//
module TEST_GFDM;
reg i_clk;
reg i_clk2x;
reg i_rst;
reg i_fft_start;
reg i_fft_end;
reg i_fft_en;
reg signed[15:0]i_I;
reg signed[15:0]i_Q;
wire o_GFDM_start;
wire o_GFDM_ends ;
wire o_GFDM_enable;
wire signed[31:0]o_GFDM_I;
wire signed[31:0]o_GFDM_Q;
wire o_deGFDM_start;
wire o_deGFDM_ends ;
wire o_deGFDM_enable;
wire signed[31:0]o_deGFDM_I;
wire signed[31:0]o_deGFDM_Q;
GFDM GFDM_u(
.i_clk (i_clk),
.i_clk2x (i_clk2x),
.i_rst (i_rst),
.i_fft_start (i_fft_start),
.i_fft_end (i_fft_end),
.i_fft_en (i_fft_en),
.i_I (i_I),
.i_Q (i_Q),
.o_GFDM_start (o_GFDM_start),
.o_GFDM_ends (o_GFDM_ends),
.o_GFDM_enable (o_GFDM_enable),
.o_GFDM_I (o_GFDM_I),
.o_GFDM_Q (o_GFDM_Q),
.o_deGFDM_start (o_deGFDM_start),
.o_deGFDM_ends (o_deGFDM_ends),
.o_deGFDM_enable (o_deGFDM_enable),
.o_deGFDM_I (o_deGFDM_I),
.o_deGFDM_Q (o_deGFDM_Q)
);
reg [15:0]cnts;
always @(posedge i_clk or posedge i_rst)
begin
if(i_rst)
begin
cnts <= 16'd0;
i_I <= -1000;
i_Q <= 1000;
end
else begin
if(i_fft_en == 1'b1)
begin
cnts <= cnts+16'd1;
if(cnts>=16'd400 & cnts<=16'd1648)
begin
i_I <= ~i_I;
if (cnts[0]==1'b1)
i_Q <= ~i_Q;
else
i_Q <= i_Q;
end
end
else begin
cnts <= 16'd0;
i_I <= -1000;
i_Q <= 1000;
end
end
end
reg [19:0]cnts2;
always @(posedge i_clk or posedge i_rst)
begin
if(i_rst)
begin
cnts2 <= 20'd0;
i_fft_start<=1'b0;
i_fft_en <=1'b0;
i_fft_end <=1'b0;
end
else begin
if(cnts2==20'd30000)
cnts2 <= 20'd0;
else
cnts2 <= cnts2 + 20'd1;
if(cnts2==20'd0)
begin
i_fft_start<=1'b1;
i_fft_en <=1'b0;
i_fft_end <=1'b0;
end
if(cnts2==20'd1)
begin
i_fft_start<=1'b1;
i_fft_en <=1'b0;
i_fft_end <=1'b0;
end
if(cnts2==20'd2)
begin
i_fft_start<=1'b1;
i_fft_en <=1'b0;
i_fft_end <=1'b0;
end
if(cnts2==20'd3)
begin
i_fft_start<=1'b1;
i_fft_en <=1'b0;
i_fft_end <=1'b0;
end
if(cnts2==20'd4)
begin
i_fft_start<=1'b0;
i_fft_en <=1'b0;
i_fft_end <=1'b0;
end
if(cnts2>=20'd5 & cnts2<=20'd4+2047)
begin
i_fft_start<=1'b0;
i_fft_en <=1'b1;
i_fft_end <=1'b0;
end
if(cnts2==20'd4+2048)
begin
i_fft_start<=1'b0;
i_fft_en <=1'b1;
i_fft_end <=1'b1;
end
if(cnts2>20'd4+2048)
begin
i_fft_start<=1'b0;
i_fft_en <=1'b0;
i_fft_end <=1'b0;
end
end
end
initial
begin
i_clk2x= 1'b1;
i_clk = 1'b1;
i_rst = 1'b1;
#1000
i_rst = 1'b0;
end
always #10 i_clk=~i_clk;
always #5 i_clk2x=~i_clk2x;
endmodule