1.算法仿真效果
本系统Vivado2019.2平台开发,测试结果如下:
rtl结构如下:
2.算法涉及理论知识概要
随着通信技术的不断发展,多进制数字调制方式逐渐受到人们的关注。其中,4ASK(四进制振幅键控)作为一种有效的调制方式,在通信系统中具有广泛的应用前景。4ASK调制是一种多进制数字调制方式,它使用四种不同的振幅水平来表示四个不同的符号,每个符号对应两位二进制信息。在4ASK调制中,通过改变载波的振幅来传递信息,不同的振幅水平对应不同的二进制码字。解调过程中,接收机根据接收到的信号幅度来判决原始的二进制信息。与2ASK相比,4ASK调制具有更高的频带利用率,因为它在每个符号周期内可以传递更多的信息。然而,随着进制数的增加,调制解调的复杂性也相应提高,对信道的要求也更加严格。
4ASK调制的数学表达式可以表示为:
s(t) = A[m] * cos(2πfct + φ)
其中,A[m] 表示四种不同的振幅水平,它与输入的两位二进制码字对应;fc 表示载波的频率;φ 表示载波的初始相位。在解调过程中,通常采用包络检波或相干解调的方法来还原原始的二进制信息。
在FPGA上实现4ASK调制解调系统主要分为以下几个步骤:
系统设计:根据4ASK调制解调的原理,设计系统的整体架构。包括输入接口、调制器、解调器、输出接口等部分。确定各个模块之间的连接关系和数据流。
Verilog编码:使用Verilog语言对各个模块进行编码。对于调制器模块,根据输入的两位二进制码字选择相应的振幅水平,并生成调制信号。解调器模块接收调制信号,通过包络检波或相干解调的方法还原出原始的二进制信息。同时,还需要设计合适的滤波器、时钟模块等辅助模块来实现完整的调制解调功能。
仿真验证:在完成编码后,通过仿真工具对设计的系统进行验证。可以使用测试向量或模拟信号作为输入,观察调制和解调输出是否符合预期。通过不断调整和优化参数,确保系统的性能和稳定性满足要求。
3.Verilog核心程序
`timescale 1ns / 1ps // module test_ASK4; reg i_clk; reg i_rst; reg[1:0]i_bits; wire signed[15:0]o_4ask; wire signed[31:0]o_de_4askf; wire [1:0]o_bits; ASK4 uut( .i_clk(i_clk), .i_rst(i_rst), .i_bits(i_bits), .o_4ask(o_4ask), .o_de_4ask(), .o_de_4askf(o_de_4askf), .o_bits(o_bits) ); initial begin i_clk = 1'b1; i_rst = 1'b1; #1000 i_rst = 1'b0; end initial begin i_bits= 2'b00; #1024 i_bits= 2'b1; #256 i_bits= 2'b0; #512 i_bits= 2'b1; #512 i_bits= 2'b1; #512 i_bits= 2'b1; #1024 i_bits= 2'b0; #512 i_bits= 2'b0; #256 i_bits= 2'b1; #128 i_bits= 2'b1; #128 i_bits= 2'b0; repeat(100) begin #256 i_bits= 2'b0; #2048 i_bits= 2'b11; #2048 i_bits= 2'b00; #2048 i_bits= 2'b01; #2048 i_bits= 2'b10; #2048 i_bits= 2'b00; #1024 i_bits= 2'b11; #1024 i_bits= 2'b10; #1024 i_bits= 2'b10; #512 i_bits= 2'b01; #512 i_bits= 2'b10; #512 i_bits= 2'b10; #256 i_bits= 2'b10; #256 i_bits= 2'b00; #512 i_bits= 2'b01; #256 i_bits= 2'b10; #128 i_bits= 2'b00; #128 i_bits= 2'b10; #128 i_bits= 2'b11; #1024 i_bits= 2'b01; #512 i_bits= 2'b00; #128 i_bits= 2'b11; #256 i_bits= 2'b10; #128 i_bits= 2'b10; #256 i_bits= 2'b00; end end always #1 i_clk=~i_clk; endmodule