基于FPGA的FSK调制解调设计

I摘草鱼草鱼要草鱼FPGA是现场可编程门阵列FIELD草鱼PROGRAMMABLE草鱼GATE草鱼ARRAY的简称。草鱼它具有可编程逻辑器件现场可编程的灵活性，鲤鱼又有门陈列器件功能强、PORK高集成度和高速度的优点，鲤鱼因此已在现代通信系统设计中被越来越广泛的应用。草鱼草鱼VHDL语言具有很强的电路描述和建模能力，鲤鱼能从多个层次对数字系统进行建模和描述，鲤鱼从而大大简化了硬件设计任务，鲤鱼提高了设计效率和可靠性。草鱼草鱼论文着重使用VHDL语言对2FSK的调制与解调进行编程。草鱼在系统仿真中，鲤鱼用MAXPLUS作为仿真平台，鲤鱼对2FSK信号进行了调制解调的仿真。草鱼调制方面用的键控法，鲤鱼解调方面用的相干解调进行解调。草鱼基于FPGA的2FSK调制与解调在MAXPLUS草鱼II上实现，鲤鱼通过VHDL语言的编程，鲤鱼生成调制解调所需要的几个模块，鲤鱼以实现整个2FSK的调制解调系统。草鱼草鱼本论文共分四章，鲤鱼第一章主要是介绍了FPGA的原理以及它的应用、PORK发展现状，鲤鱼另外介绍了VHDL语言的特点；PORK第二章较为详细的讲述了FSK调制和解调的原理，鲤鱼其中包括FSK的多种调制和解调，鲤鱼及功率谱密度的特点。草鱼第三章开始对2FSK调制解调系统的各个单元器件进行设计。草鱼第四章开头介绍了MAXPLUS草鱼II这款软件，鲤鱼接着使用这款软件实现2FSK调制解调算法，鲤鱼其中包括对各个功能模块的算法编程和时序仿真。草鱼草鱼本设计的目的不是为了产生一种优于前人算法的算法，鲤鱼而是部分使用前人的算法，鲤鱼在前人算法中加入自己对2FSK调制解调算法的理解，鲤鱼从而产生能用于本设计的非通用算法。草鱼草鱼草鱼关键词PORK仿真，鲤鱼2FSK，鲤鱼VHDL，鲤鱼FPGA草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼ABSTRACT草鱼FPGA草鱼IS草鱼THE草鱼ABBREVIATION草鱼FOR草鱼FIELD草鱼PROGRAMMABLE草鱼GATE草鱼ARRAYIT草鱼HAS草鱼THE草鱼FLEXIBILITY草鱼OF草鱼FIELD草鱼PROGRAMMABLE草鱼TO草鱼THE草鱼PROGRAMMABLE草鱼LOGIC草鱼DEVICES,ALSO草鱼HAVE草鱼STRONG草鱼FUNCTION,草鱼HIGH草鱼LEVEL草鱼OF草鱼INTEGRATION草鱼AND草鱼THE草鱼ADVANTAGES草鱼OF草鱼HIGH草鱼SPEED,THESE草鱼ADVANTAGES草鱼ARE草鱼SAME草鱼WITH草鱼GATE草鱼ARRAY草鱼草鱼DEVICESTHEREFORE草鱼,IT草鱼HAS草鱼BEEN草鱼MORE草鱼AND草鱼MORE草鱼WIDELY草鱼USED草鱼IIIN草鱼THE草鱼MODERN草鱼COMMUNICATION草鱼SYSTEM草鱼DESIGN草鱼VHDL草鱼LANGUAGE草鱼HAS草鱼STRONG草鱼ABILITY草鱼OF草鱼CIRCUIT草鱼DESCRIBED草鱼AND草鱼MODELING,草鱼IT草鱼CAN草鱼MODEL草鱼AND草鱼DESCRIBE草鱼DIGITAL草鱼SYSTEM草鱼IN草鱼MULTIPLE草鱼LEVELS,SIMPLIFIED草鱼THE草鱼HARDWARE草鱼DESIGN草鱼TASK,草鱼TO草鱼IMPROVE草鱼THE草鱼DESIGN草鱼EFFICIENCY草鱼AND草鱼RELIABILITY草鱼THIS草鱼PAPER草鱼MAINLY草鱼USE草鱼THE草鱼LANGUAGE草鱼OF草鱼VHDL草鱼ON草鱼PROGRAMMING草鱼MODULATION草鱼AND草鱼DEMODULATION草鱼OF草鱼2FSK草鱼IN草鱼THE草鱼SYSTEM草鱼SIMULATION,USING草鱼MAXPLUS,TO草鱼SIMULATE草鱼MODULATION草鱼AND草鱼DEMODULATION草鱼OF草鱼2FSK草鱼MODULATION草鱼USE草鱼KEYING草鱼METHOD,草鱼DEMODULATION草鱼USE草鱼COHERENT草鱼DEMODULATION草鱼METHODBASED草鱼ON草鱼2FSK草鱼MODULATION草鱼AND草鱼DEMODULATION草鱼OF草鱼FPGA草鱼REALIZING草鱼ON草鱼MAXPLUS,THROUGH草鱼THE草鱼VHDL草鱼LANGUAGE草鱼PROGRAMMING,草鱼PRODUCING草鱼SOME草鱼BLOCKS草鱼OF草鱼MODULATION草鱼AND草鱼DEMODULATION,REALIZING草鱼THE草鱼WHOLE草鱼2FSK草鱼MODULATION草鱼AND草鱼DEMODULATION草鱼SYSTEM草鱼THIS草鱼THESIS草鱼IN草鱼CHAPTER草鱼4,THE草鱼FIRST草鱼CHAPTER草鱼IS草鱼MAINLY草鱼INTRODUCES草鱼HE草鱼BASIC草鱼PRINCIPLE草鱼OF草鱼FPGA草鱼AND草鱼ITS草鱼APPLICATION,草鱼DEVELOPMENT草鱼SITUATION,ALSO草鱼INTRODUCES草鱼THE草鱼CHARACTERISTICS草鱼OF草鱼THE草鱼LANGUAGE草鱼OF草鱼VHDLPORKTHE草鱼SECOND草鱼CHAPTER草鱼TELLS草鱼THE草鱼DETAILS草鱼OF草鱼草鱼草鱼FSK草鱼MODULATION草鱼AND草鱼DEMODULATION草鱼BASIC草鱼PRINCIPLE,草鱼INCLUDING草鱼VARIOUS草鱼MODULATION草鱼AND草鱼DEMODULATION草鱼METHOD草鱼OF草鱼草鱼草鱼FSK,AND草鱼POWER草鱼SPECTRAL草鱼DENSITY草鱼CHARACTERISTICSTHE草鱼THIRD草鱼CHAPTER草鱼BEGAN草鱼TO草鱼DESIGN草鱼EACH草鱼UNIT草鱼DEVICES草鱼OF草鱼THE草鱼2FSK草鱼MODULATION草鱼AND草鱼DEMODULATIONTHE草鱼FOURTH草鱼CHAPTER草鱼BEGAN草鱼TO草鱼INTRODUCE草鱼MAX草鱼草鱼PLUS草鱼II草鱼SOFTWARE,USING草鱼THIS草鱼SOFTWARE草鱼TO草鱼REALIZE草鱼THE草鱼ALGORITHM草鱼OF草鱼2FSK草鱼MODULATION草鱼AND草鱼DEMODULATION,INCLUDING草鱼PROGRAMMING草鱼THE草鱼ALGORITHM草鱼OF草鱼THE草鱼FUNCTION草鱼MODULE草鱼AND草鱼TIMING草鱼草鱼SIMULATION草鱼THE草鱼PURPOSE草鱼OF草鱼THE草鱼DESIGN草鱼IS草鱼NOT草鱼TO草鱼PRODUCE草鱼AN草鱼ALGORITHM草鱼THAT草鱼BETTER草鱼THAN草鱼PREVIOUS草鱼ALGORITHM,BUT草鱼SOME草鱼OF草鱼THE草鱼PREVIOUS草鱼ALGORITHM草鱼IIIWERE草鱼USED,IN草鱼THE草鱼PREVIOUS草鱼ALGORITHM草鱼TO草鱼ADD草鱼MY草鱼2FSK草鱼DEMODULATION草鱼OF草鱼THE草鱼ALGORITHM,PRODUCING草鱼A草鱼SPECIAL草鱼ALGORITHMS草鱼THAT草鱼USED草鱼ON草鱼THIS草鱼THESIS草鱼草鱼KEY草鱼WORDS草鱼草鱼SIMULATIONPORK草鱼草鱼2FSKPORK草鱼草鱼VHDLPORK草鱼草鱼FPGA草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼目草鱼草鱼录草鱼摘草鱼草鱼要I草鱼ABSTRACTII草鱼第一章草鱼草鱼绪论1草鱼11草鱼FPGA介绍1草鱼12草鱼VHDL简介2草鱼13草鱼论文的目标与内容安排3草鱼第二章草鱼FSK调制解调方法5草鱼21草鱼FSK调制方法5草鱼211草鱼2FSK与MFSK调制5草鱼22草鱼草鱼2FSK调制8草鱼221草鱼模拟调频8草鱼222草鱼草鱼键控法9草鱼23草鱼草鱼2FSK解调9草鱼231草鱼草鱼相干解调9草鱼232草鱼草鱼非相干解调10草鱼233草鱼草鱼过零检测10草鱼第三章草鱼2FSK调制解调设计12草鱼31草鱼草鱼2FSK调制器设计12草鱼311草鱼草鱼功能模块设计12草鱼312草鱼草鱼波形的降噪14草鱼32草鱼草鱼2FSK解调器设计15草鱼第四章草鱼基于MAXPLUS的2FSK的调制解调算法16草鱼IV41草鱼草鱼MAXPLUS软件简介16草鱼42草鱼草鱼2FSK调制解调算法16草鱼421草鱼草鱼M序列算法16草鱼422草鱼草鱼分频器算法18草鱼423草鱼草鱼数据选择器算法19草鱼424草鱼草鱼解调器算法20草鱼425草鱼草鱼2FSK调制解调完整算法22草鱼结草鱼束草鱼语24草鱼致草鱼草鱼谢25草鱼参草鱼考草鱼文草鱼献26草鱼附录27草鱼附录28草鱼附录30草鱼附录31草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼1第一章草鱼草鱼绪论草鱼11草鱼FPGA介绍草鱼FPGA是现场可编程门阵列（FIELD草鱼PROGRAMMABLE草鱼GATE草鱼ARRAY），鲤鱼它有类似于半定制门阵列的通用结构，鲤鱼即由逻辑功能模块排列成阵列，鲤鱼并由可编程的互连资源连接这些逻辑功能模块。草鱼草鱼不同厂家生产不同型号的FPGA都有各自的特色，鲤鱼就结构来分析，鲤鱼基本由3部分组成，鲤鱼即可编辑逻辑块（CLBCONFIGURABLE草鱼草鱼LOGIC草鱼BLOCK），鲤鱼输入输出单元（IOBI/O草鱼BLOCK）和可编程连线（IRINTERCONNECT草鱼RESOURCE）。草鱼常见FPGA的结构主要有3中类型PORK查表结构，鲤鱼多路开关结构，鲤鱼多极与非门结构。草鱼草鱼1查找表型FPGA的结构草鱼查找表型FPGA可编程逻辑块是查找表，鲤鱼由查找表构成函数发生器，鲤鱼通过查找表来实现逻辑函数。草鱼查找表的物理结构是静态存储器（SRAM）。草鱼输入项的逻辑函数可以由有一个8位容量的SRAM实现，鲤鱼函数值存放在SRAM中，鲤鱼SRAM的地址线起输入线的作用，鲤鱼地址即输入的变量值，鲤鱼SRAM的输出为逻辑函数值，鲤鱼由连线开关与其他功能模块连接。草鱼草鱼查找表结构函数的功能非常强。草鱼多个输入的查找表可以实现多个输入项的组合逻辑函数，鲤鱼这样的函数有许多。草鱼用查找表实现逻辑函数时，鲤鱼把对应函数的真值表预先存放在SRAM中即可实现相应的函数运算。草鱼草鱼2多开关型FPGA结构草鱼在多路开关型FPGA中，鲤鱼可编辑模块是可配制的多路开关。草鱼利用多路开关的特性对多路开关的输入和选择信号进行配制，鲤鱼接到固定电平或输入信号上，鲤鱼从而实现不同的逻辑功能。草鱼多路开关型FPGA的代表是ACTEL公司的ACT系列FPGA。草鱼草鱼在分析多路开关型结构时，鲤鱼必须选择一组2选1多路开关作为基本函数，鲤鱼然后再对输入变量进行配制，鲤鱼以实现所需的逻辑函数。草鱼多路的开关草鱼结构中，鲤鱼同一函数可以用不同的形式来实现，鲤鱼取决于选择控制信号和输入信号的配置。草鱼草鱼3多极与非门型FPGA结构草鱼采用多极与非门结构的器件是ALTERA公司的FPGA。草鱼ALTERA公司的与非门结构基于一个“与或异或“逻辑块。草鱼ALTERA公司的FPGA的多极与非门结构同PLD的与或阵列很类似。草鱼草鱼在多极与非门结构中的与门是可编辑的，鲤鱼它起着逻辑连接和布线的作用，鲤鱼而在其他算术功能方面，鲤鱼FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（LOGIC草鱼CELL草鱼ARRAY）这样一个新概念，鲤鱼内部包括可配置逻辑模块CLB（CONFIGURABLE2草鱼LOGIC草鱼BLOCK、PORK输入输出模块IOBINPUT草鱼OUTPUT草鱼BLOCK和内部连线INTERCONNECT）三个部分。草鱼草鱼FPGA的特点主要有PORK草鱼1、PORK采用FPGA设计ASIC电路，鲤鱼用户不需要投片生产，鲤鱼就能得到合用的芯片。草鱼草鱼2、PORKFPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。草鱼草鱼3、PORKFPGA内部有丰富的触发器和IO引脚。草鱼草鱼4、PORKFPGA是ASIC电路中设计周期最短、PORK开发费用最低、PORK风险最小的器件之一。草鱼草鱼5、PORKFPGA采用高速CHMOS工艺，鲤鱼功耗低，鲤鱼可以与CMOS、PORKTTL电平兼容。草鱼草鱼可以说，鲤鱼FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、PORK可靠性的最佳选择之一。草鱼草鱼FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的，鲤鱼因此，鲤鱼工作时需要对片内的RAM进行编程。草鱼用户可以根据不同的配置模式，鲤鱼采用不同的编程方式。草鱼草鱼加电时，鲤鱼FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中，鲤鱼配置完成后，鲤鱼FPGA进入工作状态。草鱼掉电后，鲤鱼FPGA恢复成白片，鲤鱼内部逻辑关系消失，鲤鱼因此，鲤鱼FPGA能够反复使用。草鱼FPGA的编程无须专用的FPGA编程器，鲤鱼只须用通用的EPROM、PORKPROM编程器即可。草鱼当需要修改FPGA功能时，鲤鱼只需要一片EPROM即可。草鱼这样，鲤鱼同一片FPGA，鲤鱼不同的编程数据，鲤鱼可以产生不同的电路功能。草鱼因此，鲤鱼FPGA的使用非常灵活。草鱼草鱼FPGA有多种配置模式PORK并行主模式是一片FPGA加一片EPROM的方式；PORK主从模式可以支持一片PROM编程多片FPGA；PORK串行模式可以采用串行PROM编程FPGA；PORK外设模式可以将FPGA作为微处理器外设，鲤鱼由微处理器对其编程。草鱼草鱼由于FPGA草鱼具有可编程逻辑器件现场可编程的灵活性，鲤鱼草鱼又具有门陈列器件功能强、PORK高集成度和高速度的优点，鲤鱼草鱼因此在要求功能越来越强，鲤鱼草鱼体积越来越小，鲤鱼草鱼功耗越来越低的现代通信系统设计中被越来越广泛的应用。草鱼草鱼12草鱼VHDL简介草鱼硬件描述语言HDLHARDWARE草鱼DESCRIPTION草鱼LANGUAGE是一种用于设计硬件电子系统的计算机语言，鲤鱼它用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、PORK电路结构和连接形式，鲤鱼与传统门级描述方式相比，鲤鱼它更适合大规模系统的设计。草鱼VHDL语言可读性强，鲤鱼易于修改和发现错误。草鱼早期的硬件描述语言，鲤鱼如ABELHDL、PORKAHDL，鲤鱼由不同的EDA厂商开发，鲤鱼互不兼容，鲤鱼而且不支持多层次设计，鲤鱼层次间翻译工作要由人工完成。草鱼为了克服以上3不足，鲤鱼1985年美国国防部正式推出了VHDLVERY草鱼HIGH草鱼SPEED草鱼IC草鱼HARDWARE草鱼DESCRIPTION草鱼LANGUAGE语言，鲤鱼1987年IEEE采纳VHDL为硬件描述语言标准IEEE草鱼STD1076。草鱼草鱼VHDL语言的全称是“超高速集成电路硬件描述语言”，鲤鱼它是一种全方位的硬件描述语言，鲤鱼包括系统行为级、PORK寄存器传输级和逻辑门级多个设计层次，鲤鱼支持结构、PORK数据流、PORK行为三种描述形式的混合描述，鲤鱼草鱼VHDL是一种独立于实现技术的语言，鲤鱼它不受某一特定工艺的束缚，鲤鱼允许设计者在其使用范围内选择工艺和方法。草鱼为了适应未来的数字硬件技术，鲤鱼VHDL还提供了将新技术引入现有设计的潜力。草鱼VHDL语言的最大特点是描述能力极强，鲤鱼覆盖了逻辑设计的诸多领域和层次，鲤鱼并支持众多的硬件模型。草鱼草鱼此外，鲤鱼VHDL较其他的硬件描述语言有如下优越之处PORK草鱼1、PORK支持从系统级到门级电路的描述，鲤鱼同时也支持多层次的混合描述；PORK描述形式可以是结构描述，鲤鱼也可以是行为描述，鲤鱼或者二者兼而有之。草鱼草鱼2、PORK既支持自底向上的设计，鲤鱼也支持自顶向下的设计；PORK既支持模块化设计，鲤鱼也支持层次化设计；PORK支持大规模的设计。草鱼草鱼3、PORK既支持同步电路，鲤鱼也支持异步电路，鲤鱼既支持同步方式，鲤鱼也支持异步方式。草鱼草鱼4、PORK数据类型丰富，鲤鱼既支持预定义的数据类型，鲤鱼又支持自定义的数据类型；PORKVHDL是强类型语言，鲤鱼设计电路安全性好。草鱼草鱼5、PORK支持传输延迟和惯性延迟，鲤鱼可以更准确地建立复杂的电路硬件模型。草鱼草鱼6、PORK支持过程与函数的概念，鲤鱼有助于设计者组织描述，鲤鱼对行为功能进一步分类。草鱼草鱼7、PORK提供了将独立的工艺集中于一个设计包的方法，鲤鱼便于作为标准的设计文档保存，鲤鱼也便于设计资源的重复使用。草鱼草鱼8、PORKVHDL语言具有很高的精确性，鲤鱼并提供了向设计传送环境信息的能力。草鱼草鱼9、PORKVHDL语言的断言语句可用来描述设计本身的约束信息，鲤鱼支持设计在描述中的书写错误和特殊约束，鲤鱼便于模拟调试，鲤鱼而且为综合提供了重要信息。草鱼草鱼13草鱼论文的目标与内容安排草鱼FPGA就是现场可编程门阵列（FIELD草鱼PROGRAMMABLE草鱼GATE草鱼ARRAY），鲤鱼它具有类似于半定制门阵列的通用结构，鲤鱼即由逻辑功能块排列成阵列组成，鲤鱼并由可编程的互连资源连接这些逻辑功能块来实现所需的设计由于FPGA草鱼具有可编程逻辑器件现场可编程的灵活性，鲤鱼又具有门陈列器件功能强、PORK高集成度和高速度的优点，鲤鱼草鱼因此在要求功能越来越强，鲤鱼体积越来越小，鲤鱼功耗越来越低的现代通信系统设计中被越来越广泛的应用。草鱼草鱼本论文就是用FPGA来实现2FSK的调制解调算法。草鱼本论文用FPGA的开发4平台MAXPLUS来实现整个仿真系统，鲤鱼具体内容有PORKM序列伪随机序列的产生；PORK分频器的设计；PORK数据的选择控制，鲤鱼具体调制模块的设计和正弦信号的产生几部分。草鱼草鱼在MAXPLUS草鱼中实现2FSK系统时，鲤鱼主要采用图形输入和文本输入（VHDL语言编程）相结合的方式进行，鲤鱼具体的模块设计都是采用VHDL语言编写，鲤鱼整个系统的实现则是采用图形输入。草鱼草鱼草鱼在设计中，鲤鱼也存在一些误差问题，鲤鱼比如系统延迟问题，鲤鱼仿真出现毛刺，鲤鱼由于所有的仿真也都是在理想状态下进行的，鲤鱼这些问题在这篇论文中都没有进行深入讨论，鲤鱼这是以后对2FSK的FPGA实现需要继续研究的问题。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼第二章草鱼FSK调制解调方法草鱼21草鱼FSK调制方法草鱼211草鱼2FSK与MFSK调制草鱼FSK又称频移键控，鲤鱼它是利用载频频率的变化来传递数字信息。草鱼FSK是信息传输中使用得较早的一种调制方式，鲤鱼它的主要优点是PORK实现起来较容易，鲤鱼抗噪声与抗衰减的性能较好。草鱼在中低速数据传输中得到了广泛的应用。草鱼草鱼2FSK信号为两个不同频率交替发送的ASK信号的和。草鱼草鱼6图21草鱼2FSK波形草鱼24草鱼2FSK是二进制频移键控，鲤鱼2FSK信号的“0”符号对应于载频1，鲤鱼而“1”符号对应于载频2。草鱼所以2FSK信号可利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频而获得。草鱼草鱼根据以上2FSK信号的产生原理，鲤鱼已调信号的数学表示式为草鱼EOTANGTNTSCOS1TN草鱼ANGTNTSCOS2TN草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼21草鱼式中GT为单个矩形脉冲，鲤鱼脉宽为TS草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼22草鱼草鱼N是的反码草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼23草鱼，鲤鱼分别为第N个信号码元的初相位草鱼由于多进制数字调制是使被调参数在一个码元间隔内有多个可能取值，鲤鱼因此与二进制数字调制相比，鲤鱼多进制数字调制具有以下两个优点PORK草鱼1在相同的码元传输速率下，鲤鱼多进制系统的信息传输速率显然比二进制的高。草鱼草鱼2在相同的信息传输速率下，鲤鱼由于多进制码元传输速率比二进制的低，鲤鱼因而多进制信号码元的持续时间要比二进制的长。草鱼草鱼显然，鲤鱼增大码元宽度，鲤鱼就会增加码元的能量，鲤鱼并能减少由于信道特性引起的码间干扰的影响等。草鱼正是基于这些特点，鲤鱼使多进制调制方式得到了草鱼广泛的应用。草鱼草鱼MFSK是多进制数字频率调制，鲤鱼简称多频制。草鱼它基本上是二进制数字草鱼输出输入F2F1FM相加器门电路门电路门电路逻辑电路接收滤波器抽样判决器检波器检波器检波器带通F1带通F2带通FM逻辑电路信道串/并变换1概率为（1P）0概率为PNA0概率为（1P）概率为P26频率键控方式的直接推广，鲤鱼其组成方框图如下PORK草鱼41草鱼42图22草鱼多频制系统的组成方框图草鱼43草鱼44绝大多数的多频制系统，鲤鱼可用上图表示。草鱼图中，鲤鱼串并变换器和逻辑电路45将一组输入二进制码转换成有多种状态的多进制码。草鱼当某组二进制码到来46时，鲤鱼逻辑电路的输出一方面打开相应的一个门电路，鲤鱼让与该门电路相应载47波发送出去；PORK另一方面却同时关闭其余所有的门电路。草鱼于是，鲤鱼当一组组48二进制码输入时，鲤鱼经相加器送出的便是一个多进制频率键控的波形。草鱼多49频制的解调部分由多个带通滤波器、PORK包络检波器及一个抽样判决器的有关50逻辑电路组成。草鱼各带通滤波器的中心频率就是多个载波的频率。草鱼因而，鲤鱼51当某一载频到来时，鲤鱼只有一个带通滤波器有信号通过，鲤鱼而其他带通滤波52器只有噪声通过。草鱼抽样判决器的任务是在给定时刻上比较各检波器输出的53电压，鲤鱼并选出最大者作为输出。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼54MFSK信号带宽草鱼55BMFSKFM草鱼F1F草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼24草鱼56草鱼57212草鱼草鱼FSK信号功率谱密度草鱼58我们把二进制频移键控信号看成是两个幅移键控信号相叠加的结果，鲤鱼即草鱼COSCOSSC22111NNNNSSNFSKTTTTTGATTT2559草鱼60其中草鱼NSNTTGATS1（26）61草鱼62草鱼（27）NSNTTGATS263草鱼64草鱼65如果S1T的功率谱密度为PS1F；PORKS2T的功率谱密度为PS2F，鲤鱼利用4/4/222211FPFFPFPSSSFSK（28）66平稳随机过程经过乘法器的结论，鲤鱼上式可以整理为如下形式PORK草鱼67核心问题PORK草鱼01FS68与2ASK信号表达式中的ST相同，鲤鱼草鱼69草鱼70草鱼71草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼2122FPFGPFPSS1202221FGFFFSSS（29）7210草鱼73当P1/2时草鱼2111616162212211FFFFTSATSATFFFPSSSSSSFSK74草鱼2FSK功率谱密度的特点如下PORK草鱼1、PORK2FSK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分构成，鲤鱼离散谱出现在F1和F2位置；PORK草鱼2、PORK功率谱密度中的连续谱部分一般出现双峰。草鱼若两个载频之差|F1草鱼F2|FS，鲤鱼则出现单峰；PORK草鱼3、PORK所需传输带宽草鱼BFSK|F1草鱼F2|2FS草鱼22草鱼草鱼2FSK调制草鱼221草鱼模拟调频草鱼2FSK信号可利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频而获得，鲤鱼这是频率键控通信方式早期采用的实现方法，鲤鱼被称为模拟调频。草鱼用模拟调频法时，鲤鱼由于1与2改变时，鲤鱼E0T相位是连续的，鲤鱼故N、PORKN不仅与第N个信号码元有关，鲤鱼而且N与N之间也应保持一定的关系。草鱼草鱼图23草鱼模拟调频草鱼草鱼草鱼草鱼222草鱼草鱼键控法草鱼键控法是利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通。草鱼一般来说，鲤鱼键控法得到的N、PORKN是与序列N无关的，鲤鱼反映在E0T上，鲤鱼仅表现出1与2改变时E0T相位是不连续的。草鱼草鱼图24草鱼键控法草鱼草鱼草鱼理论上数字调制与模拟调制在本质上没有什么不同，鲤鱼它们都是属正弦波调制。草鱼但是，鲤鱼数字调制是调制信号为数字型的正弦波调制，鲤鱼而模拟调制则是调制信号为连续型的正弦波调制，鲤鱼因而，鲤鱼数字调制具有由数字信号带来的一些特点。草鱼这些特点主要是PORK草鱼2FSK输出载波F1载波F2二进制数据2FSK输出二进制数据模拟调频器75第一，鲤鱼数字调制信号的产生，鲤鱼除把数字的调制信号当作模拟信号的特例而直接76采用模拟调制方式产生数字调制信号外，鲤鱼可以采用键控载波的方法。草鱼草鱼77第二，鲤鱼对于数字调制信号的解调，鲤鱼为提高系统的抗噪声性能，鲤鱼通常采用与模拟78调制系统中不同的解调方式。草鱼草鱼草鱼23草鱼草鱼2FSK解调草鱼2FSK信号常用的解调方法为相干解调和非相干解调草鱼，鲤鱼另外还有鉴频法等。草鱼草鱼231草鱼草鱼相干解调草鱼相干解调主要利用的是同频同相的载波频率，鲤鱼对已调信号进行正交，鲤鱼只有当频率与相位相同时，鲤鱼才能判断是什么信号。草鱼草鱼原理图如下PORK草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼图25相干解调原理图草鱼232草鱼草鱼非相干解调草鱼非相干解调与相干解调不同，鲤鱼，鲤鱼它是利用脉冲检测已调信号的周期，鲤鱼以区分已调信号的高低电平，鲤鱼从而判断已调信号。草鱼草鱼原理图如下PORK草鱼草鱼图26非相干解调原理草鱼草鱼233草鱼草鱼过零检测草鱼数字调频波的过零点数随不同载频而异，鲤鱼故检出过零点数可以得到关于频率的差异。草鱼这就是过零检测的基本思想，鲤鱼其原理如图所示。草鱼输入信号经限幅后产生矩形波序列，鲤鱼经微分整流形成与频率变化相应的脉冲序列，鲤鱼这个序列就代表着调频波的过零点。草鱼将其变换成具有一定宽度的矩形波，鲤鱼并经低通滤波器滤除高次谐波，鲤鱼便能得到对应于原数字信号的基带脉冲信号。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼带通滤波器乘法器低通滤波器抽样脉冲输出输入带通滤波器乘法器本地载波F2低通滤波器抽样判决器本地载波F1带通滤波器抽样脉冲输出输入带通滤波器抽样判决器包络检波器包络检波器整流微分低通滤波器限幅宽脉冲发生79图27过零检测原理图草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼第三章草鱼2FSK调制解调设计草鱼31草鱼草鱼2FSK调制器设计草鱼整个2FSK调制部分分为五个部分，鲤鱼分别是PORK分频器，鲤鱼M序列产生器，鲤鱼数据选择器，鲤鱼2FSK跳变检测部分，鲤鱼正弦信号产生器。草鱼草鱼整个系统的输入时钟，鲤鱼在硬件中是由晶体震荡器完成的。草鱼将分频器接入这个时钟，鲤鱼分频器产生的系统的输入时钟、PORK4倍频和16倍频分别输入数据选择器和M序列产生器，鲤鱼并和M序列产生器产生的码元信号一起完成对频率的选择，鲤鱼再经过跳变检测，鲤鱼这时产生的矩形波通过正弦信号产生器，鲤鱼变成调制信号。草鱼草鱼311草鱼草鱼功能模块设计草鱼1草鱼分频器草鱼在数字逻辑电路设计中，鲤鱼分频器是一种基本电路。草鱼通常用来对某个给定频率进行分频，鲤鱼以得到所需的频率。草鱼整数分频器的实现非常简单，鲤鱼可采用标准的计数器，鲤鱼也可以采用可编程逻辑器件设计实现。草鱼但在某些场合下，鲤鱼时钟源与所需的频率不成整数倍关系，鲤鱼此时可采用小数分频器进行分频。草鱼草鱼草鱼图31草鱼分频器草鱼草鱼如上图，鲤鱼分频系数为N05的分频器电路可由一个异或门、PORK一个模N计数器和一个二分频器组成。草鱼在实现时，鲤鱼模N计数器可设计成带预置的计数器，鲤鱼这样可以实现任意分频系数为N05的分频器。草鱼草鱼草鱼2草鱼M序列产生器草鱼N级线性移位寄存器，鲤鱼经过适当的抽头反馈和模2加法器能产生序列的最大可能周期是P21，鲤鱼这样的序列叫最长线性反馈移位寄存器序列或MN序列。草鱼M序列具有许多优良特性，鲤鱼是最常采用的扩谱码序列。草鱼它具有如下性质PORK草鱼草鱼1序列的平衡性PORKM序列一个周期中“1”的个数比“0”草鱼多1，鲤鱼且1的个数为2N1，鲤鱼0的个数为2N11。草鱼草鱼2移位可加性PORK某个M序列同相移为任意值的同一M序列的模2加是另一相移的M序列。草鱼草鱼3在周期为P21的M序列中，鲤鱼总共有2个游程，鲤鱼有一个长度为NN1N异或门模N计数器F0/N052分频器F0/2N180的1游程，鲤鱼一个长度为N1的0游程。草鱼草鱼81在实际工程应用中，鲤鱼M序列既可以用硬件产生，鲤鱼也可以用软件产生，鲤鱼然82后存在ROM中通过相应的时钟同步输出。草鱼在硬件中可使用移位寄存器来产生。草鱼草鱼M序列的显著特点是PORK随机特性；PORK预先可确定性；PORK循环特性，鲤鱼从而在通信领域得到了广泛的应用。草鱼草鱼在这里用一种带有两个反馈抽头的3级反馈移位寄存器得到一串“1110010”循环序列，鲤鱼并采取措施防止进入全“0”状态。草鱼通过更换时钟频率，鲤鱼是可以方便地改变输入码元的速率的。草鱼草鱼M序列产生器的电路结构如图。草鱼草鱼草鱼草鱼图32草鱼草鱼M序列产生器草鱼草鱼3草鱼数据选择器草鱼数据选择器的功能PORK在多个通道中选择其中的某一路，鲤鱼或多个信息中选择其中的某一个信息传送或加以处理。草鱼草鱼数据分配器的功能PORK将传送来的或处理后的信息分配到各通道去。草鱼草鱼在本设计中，鲤鱼数据选择器用于选择正弦波产生器的两个输入时钟，鲤鱼一个频率为4MHZ，鲤鱼此时正弦波产生器产生一个1草鱼MHZ的正弦波，鲤鱼代表数字信号“1”另一个频率4MHZ，鲤鱼此时产生一个250KHZ的正弦波信号，鲤鱼代表数字信号“0”。草鱼草鱼当信号为1时，鲤鱼波形与F1相同，鲤鱼说明数据选择器选择了F1这路数据。草鱼草鱼当信号为0时，鲤鱼波形与F2相同，鲤鱼说明数据选择器选择了F2这路数据。草鱼草鱼跳变检测草鱼将跳变检测引入正弦波的产生中，鲤鱼可以使每次基带码元上升沿或下降沿到来时应输出波形位于正弦波形的0相位处，鲤鱼此电路的设计主要是便于观察，鲤鱼确保示波器上成为一个连续的波形。草鱼草鱼基带信号的跳变检测可以有很多方法，鲤鱼下图为一种便于在可编程逻辑器件中实现的方案。草鱼草鱼草鱼跳变输出时钟信号基带码元异或门DQCLK信号时钟异或门或非门DQCLK或门DQCLKDQCLK83图33信号跳变检测电路草鱼84草鱼854正弦信号产生草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼86用数字电路和DAC变换器可以产生要求的模拟信号。草鱼根据抽样定理可知，46鲤鱼当用模拟信号最大频率2倍以上的速率对该模拟信号采样时，鲤鱼便可将模46拟信号不失真地恢复出来。草鱼本例要求得到的是2个不同频率的正弦信号，46鲤鱼实验中对正弦波每个周期采样10个点，鲤鱼即采样速率为原正弦信号频率的4610倍，鲤鱼因此完全可以在接收端将原正弦信号不失真地恢复出来，鲤鱼从而可46以在接收端对FSK信号正确地解调。草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼46每个采样点采用8位量化编码，鲤鱼即8位分辨率。草鱼采样点的个数与分辨率的46大小主要取决于CPLD/FPGA器件的容量，鲤鱼其中分辨率的高低还与DAC的46位数有关。草鱼实验表明，鲤鱼采用8位分辨率和每周期10个采样点可以达到理想的效果。草鱼草鱼312草鱼草鱼波形的降噪草鱼两个不同频率的载波对基带信号进行调制。草鱼这个2FSK信号的波形也正确的表示出基带信号M序列的值“1110010”草鱼1草鱼FIR滤波器草鱼数字滤波器是指输入、PORK输出均为数字信号，鲤鱼通过一定运算关系改变输入信号所含频率成分的相对比例或者滤除某些频率成分的的器件。草鱼FIR滤波器是有脉冲响应的滤波器。草鱼草鱼FIR滤波器是一种LTI数字滤波器，鲤鱼它的基本结构是一个分节的延时线，鲤鱼把每一节的输出加权累加，鲤鱼得到滤波器的输出。草鱼数学上表示为PORK草鱼草鱼2草鱼FIR滤波器的设计草鱼草鱼在这里，鲤鱼是利用频率采样来对FIR滤波器进行设计的。草鱼草鱼设待设计的滤波器的传输函数用表示，鲤鱼对0到2之间等草鱼JDEH间隔采样N点，鲤鱼得到HD（K）草鱼草鱼草鱼草鱼再对N点HD（K）进行IDFT，鲤鱼得到HN，鲤鱼草鱼式中，鲤鱼H（N）为所设计的滤波器的单位取样响应，鲤鱼其系统函数H（Z）为草鱼草鱼草鱼草鱼式（34）适合FIR直接型网络结构。草鱼草鱼图34草鱼FIR直接型网络结构草鱼32草鱼草鱼2FSK解调器设计草鱼载波信号经过带通滤波后整形形成宽带不同的方波，鲤鱼这些方波代表不同的码元；PORK鉴频器确定对应载波频率，鲤鱼根据频率判决对应码元，鲤鱼实现FSK解调涉及的技术YNHN1HN2H2H1HNZ1Z1Z1XN10NMMNXHY（31）2,10,2NKEHKDJDD（32）12,10,12NNEKHNNHKNJD（33）NZZ（34）带通滤波FSK整形鉴频判决输出46问题比调制难度大，鲤鱼一般要使用带通滤波器、PORK倍频器、PORK锁相环等，鲤鱼电路较为复杂。草鱼（非本设计主要内容）草鱼草鱼草鱼图35草鱼FSK解调方框图草鱼第四章草鱼基于MAXPLUS的2FSK的调制解调算法草鱼41草鱼草鱼MAXPLUS软件简介草鱼MAXPLUS草鱼II的全称MULTIPLE草鱼ARRAY草鱼MATRIX草鱼AND草鱼PROGRAMMABLE草鱼LOGIC草鱼USER草鱼SYSTEM草鱼II草鱼，鲤鱼它的中