数字调制解调过程及用FPGA实现的思路 - 图文(3)

1.DBPSK信号的产生

同BPSK信号产生方法基本相同，区别仅在于要先对二进制数字基带信号进行差分编码，即把表示数字信息序列的绝对码变换成相对码，然后根据相对码再进行绝对调相，从而产生二进制差分相移键控信号（如图p）。

图p

上图是采用键控法，当然也可以利用直接调相法，就是在BPSK直接调相电路之前加上一个差分编码器，原理与上述键控法相同。 2.DBPSK信号的解调

(1)相干解调（极性比较法）加码反变换法

先对DBPSK信号进行解调，恢复出相对码，再经码反变换器变换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字信息。在解调过程中，由于载波相位模糊性的影响，使得解调出的相对码也可能是“1”和“0”倒置，但经差分译码得到的绝对码不会发生任何倒置的现象，从而解决了载波相位模糊性带来的问题。

(2)差分相干解调（相位比较法）

用这种方法解调时不需要专门的相干载波，只需由收到的DBPSK信号延时一个码元间隔，然后与DBPSK信号本身相乘。相乘器起着相位相位比较的作用，相乘结果反映了前后码元的相位差，经低通滤波器后再抽样判决，即可直接恢复出原始数字信息，故解调器中不需要码反变换器。

3.采用FPGA实现DBPSK调制与解调的整体思路

传统的DPSK常用硬件电路来实现，解调时需要相干载波，设备复杂，成本较高，下面运用FPGA来实现DBPSK的调制与解调。 (1)调制部分

图r 用FPGA实现调制器的原理框图

如图r，为用FPGA实现调制器的原理框图，在采用FPGA技术实现码性转换时，可用模2加法器及延时器（延时一个码元宽度）来实现 ，具体实现方案如图s

图s

DBPSK调制产生的正弦波属于模拟信号，采用FPGA芯片加D/A转换器产生要求的DBPSK信号，D/A转换器负责将FPGA输出的数据转换成模拟信号，经滤波电路后输出。

绝对调相中正弦波发生器利用状态机实现。比方说，对正弦波每个周期采样100个点，输出数据宽度为8位，取值从“00”到“FF”，其中“7F”对应输出正弦波的中轴线，“FF”对应正弦波幅值最高点，“00”对应最低点。当输入码元是“0”和“1”不同时，状态机地址对应发生改变。设计中的D/A芯片可以选用TLC7524。 (2)解调部分

由于相干解调需要恢复相干载波，如用HDL程序设计起来复杂，那么咱们可以采用差分相干解调，但是传统的差分相干解调（如1、2中所述）的基本原理是对相邻的两个信号相乘、低通滤波、抽样判决后，恢复出原始的数据信息，依然有些麻烦，在这里，如采用FPGA设计，有一种改进的方法，如图t，解调

时采用异或逻辑代替传统差分相干解调中的相乘、低通滤波和抽样判决。在这里，接收到的DBPSK信号为正弦波模拟信号，先通过硬件电路对其进行放大、整形，使其成为方波信号，然后送入FPGA芯片进行解调。

异或操作对信号要求很高，要求进行异或的两个信号的沿一定要对的很准，否则出现毛刺，所以在程序设计中需要设计避免出现毛刺的程序，但是这个程序不复杂。

图t

四、总结对比

BPSK信号是抑制载频的已调信号，由于在它中不存在离散载频分量，因而就无法从已调信号中直接提取同频同相的载频，这个时候，只有采用非线性变换和锁相环电路从接受信号中提取相干载频，这种非线性变换电路用的比较多的就是上文讲过的平方环和科斯塔斯环电路。这就使得BPSK解调电路变得复杂起来，而且电路不仅复杂，这种恢复出的相干载频波往往依旧存在180度的相位模糊，也就是书上所称的BPSK方式的“倒?”现象，而且这种相位含糊性是无法克服的，并且采用了锁相环以后，由于在平方后的接收电压中有可能存在其他的离散频率分量，致使锁相环锁定在错误的频率上。在提取载频电路中的窄带滤波器的带宽对于同步性能有很大影响，概括起来是，恒定相位误差和随机相位误差对于带宽的要求是矛盾的，同步建立时间和保持时间对于带宽的要求也是矛盾的，所以，必须折中选用滤波器的带宽。

与BPSK相比，DBPSK方式由于前后码元是用载波相位的相对变化表示的，因此解调时就不会出现因相干载波相位模糊问题引起的误码，解调时就不用非线性变换电路，所以解调简单，得到广泛运用。 五、做本片文章时遇到的问题

通过这几天阅读教材和文献，对于这三种调制解调方式的原理有了一定掌

握，同时通过看论文，也发现了用FPGA来实现它们的很多种的具体设计方法，但是由于时间仓促，针对这三种方式用FPGA来实现的对比分析上，老实讲，我写得很欠缺，对如何很好的用FPGA去实现调制解调还没有搞得很清晰透彻，我感觉在学习这一块时，应该是找到关于用FPGA来实现的具体的HDL程序流程，然后自己先是模仿、理解、最后会变得熟练。 诚恳希望得到老师您的指点！ 参考文献

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