1、 毕业论文文献综述 电子信息工程 基于 FPGA 的通用调制解调器的设计 摘要： 随着电子信息技术的高速发展，当今电子系统的设计是以大规模 FPGA 为物理载体的系统芯片的设计，基于 FPGA 的片上系统可称为可编程片上系统。以硬件描述语言为主要设计手段，借助以计算机平台的 EDA 工具进行的。调制解调技术是通信系统的灵魂 ,其性能直接影响到整个系统的通信质量 .由于数字技术的大量应用 ,数字调制解调技术得到了广泛的应用 .随着软件无线电思想的发展 ,将整个系统尽可能地集成于一个芯片的设计方法已经呈现出强大的发展潜力 ,成为系统设计发展的 主要方向 .基于这种思想的调制解调器可通过基于 FPG
2、A 上平台来设计实现。 关键词： FPGA；调制解调；数字调制技术；现代通信原理 调制解调器 概述 调制解调器，是一种计算机硬件，它能把计算机的数字信号翻译成可沿普通电话线传送的脉冲信号，而这些脉冲信号又可被线路另一端的另一个调制解调器接收，并译成计算机可懂的语言。这一简单过程完成了两台计算机间的通信。 所谓调制，就是把数字信号转换成电话线上传输的模拟信号；解调，即把模拟信号转换成数字信号。合称调制解调器。 Fpga 概述 FPGA即现场可编程门阵列，它是在 PAL、 GAL、 CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为 专用集成电路 （ ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，
3、既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。 FPGA的使用非常灵活，同一片 FPGA通过不同的编程数据可以产生不同的电路功能。 FPGA在通信、数据处理、网络、仪器、工业控制、军事和航空航天等众多领域得到了广泛应用。随着功耗和成本的进一步降低， FPGA还将进入更多的应用领域。 FPGA采用了逻辑单元阵列 LCA（ Logic Cell Array）这样一个新概念，内部包括可配置 逻辑模块CLB（ Configurable Logic Block ）、输出 输入模块 IOB（ Input Output Block）和 内部连线（ Interconnect）三个部分。 F
4、PGA的基本特点主要有： 1）采用 FPGA设计 ASIC电路，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。 2） FPGA可做其它全定制或半定制 ASIC电路的中试样片。 3） FPGA内部有丰富的触发器和 I O引脚。 4） FPGA是 ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。 5) FPGA采用高速 CHMOS工艺，功耗低，可以 与 CMOS、 TTL电平兼容。 可以说， FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。 调制技术概述 调制技术是把基带信号变换成传输信号的技术。它将模拟信号抽样量化后，以二进制数字信号“ 1”或“ 0”对光载波进行通断调制，
5、并进行脉冲编码（ PCM）。数字调制的优点是抗干扰能力强，中继时噪声及色散的影响不积累，因此可实现长距离传输。它的缺点是需要较宽的频带，设备也复杂。 调制方式按照调制信号的性质分为模拟调制和数字调制两类，模拟调制有调幅 (AM)、调频 (FM)和调相 (PM)。数字调制有 振幅键控 （ ASK）、移频键控 (FSK)、移相键控 (PSK)和差分移相键控 (DPSK)等。 调制技术对移动通信的数字调制技术的要求特点如下： （ 1） 在 信道 衰落条件下，误码率要尽可能低； （ 2） 发射频谱窄，对相邻信道干扰小； （ 3） 高效率的 解调 ，以降低 移动台 功耗，进一步缩小体积和成本； （ 4）
6、 能提供较高的传输速率； （ 5） 易于集成。 调制技术的最终目的就是使得调制以后的信号对干扰有较强的抵抗作用，同时对相邻的信道信号干扰较小，解调方便且易于集成 。 数字调制技术概述 数字调制技术是现代通信的一个重要内容 , 在数字通信系统中 , 由于数字信号具有丰富的低频成份 , 不宜进行无线传输或长距离电缆传输，因而需要 将基带信号进行数字调制 (Digital Modulation)。数字调制同时也是数字信号频分复用的基本技术。数字调制与模拟调制都属于正弦波调制。但是，数字调制是调制信号为数字型的正弦波调制 , 因而数字随着现代计算机技术和微电子技术的进一步发展和结合， PLD器件迅速发
7、展，尤其是 CPLD FPGA向深亚微米领域进军， PLD器件得到广泛应用，以 CPLD FPGA为物质基础的 EDA技术具有电子技术高度智能化、自动化的特点。可编程逻辑器件具有功耗低、体积小、集成度高、速度快、开发周期短、费用低、用户可定义功能及可重复 编程和擦写等许多优点， CPI。 D在集成度、功能和速度上的优势正好满足现代通信系统的要求，可编辑逻辑器件 (如： CPI D、 FPGA)与数字通信技术的结合已经成为现代通信系统发展的一个必然趋势。 调制具有自身的特点 , 一般说来数字调制技术分为两种类型 : 一是把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况来处理 ; 二是利用数字信号的离散取值去
8、键控载波 , 从而实现数字调制。后一种方法通常称为键控法。例如可以对载波的振幅、频率及相位进行键控 ,便可获得振幅键控 (ASK) 、移频键控 (FSK) 、移相键控 (PSK) 等调制方式。 振幅键控 (ASK)：用数字调制信号控制载波的通断。如在二进制中 ,发 0时不发送载波 ,发 1时发送载波。有时也把代表多个符号的多电平振幅调制称为振幅键控。振幅键控实现简单，但抗干扰能力差。 移频键控 (FSK)：用数字调制信号的正负控制载波的频率。当数字信号的振幅为正时载波频率为 f1，当数字信号的振幅为负时载波频率为 f2。有时也把代表两个以上符号的多进制频率调制称为移频键控。移频键控能区分通路，
9、但抗干扰能力不如移相键控和差分移相键控。 移相键控 (PSK)：用数字调制信号的正负控制载波的相位。当数字信号的振 幅为正时，载波起始相位取 0；当数字信号的振幅为负时 ,载波起始相位取 180。有时也把代表两个以上符号的多相制相位调制称为移相键控。移相键控抗干扰能力强，但在解调时需要有一个正确的参考相位，即需要相干解调。 差分移相键控 (DPSK)：利用调制信号前后码元之间载波相对相位的变化来传递信息。 结论 用 VHDL 语言设计了调制 /解调模块并在 FPGA 器件上实现。 FPGA 的应用领域最初为通信领域，但目前，随着信息产业和微电子技术的发展，可编程逻辑嵌入式系统设计技术已经成为信
10、息产业最热门的技术之一，应用范围遍及航空航天 、医疗、通讯、网络通讯、安防、广播、汽车电子、工业、消费类市场、测量测试等多个热门领域。并随着工艺的进步和技术的发展，向更多、更广泛的应用领域扩展。越来越多的设计也开始以 ASIC 转向 FPGA， FPGA 正以各种电子产品的形式进入了我们日常生活的各个角落。 参考文献 1黄正瑾 .可编程逻辑器件设计 M.上海 : 复旦大学出版社 , 1997. 2段吉海 .基于 CPLD FPGA的数字通信建模与设计 M.北京：电子工业出版社， 2004 3牛耀利 .基于 FPGA的 QPSK解调器设计与实现 J.科技信息 ,2007. 4边计年 .用 VHD
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