1 引言
現(xiàn)代通信系統(tǒng)要求通信距離遠、通信容量大,、傳輸質(zhì)量好,。作為其關(guān)鍵技術(shù)之一的調(diào)制解調(diào)技術(shù)一直是人們研究的一個重要方向[5]。從模擬調(diào)制到數(shù)字調(diào)制,，從二進制發(fā)展到多進制調(diào)制,，雖然調(diào)制方式多種多樣，但都是朝著使通信系統(tǒng)更高速,、更可靠的方向發(fā)展,。一個系統(tǒng)的通信質(zhì)量，很大程度上依賴于所采用的調(diào)制方式,。因此,，對調(diào)制方式的研究，將直接決定著通信系統(tǒng)質(zhì)量的好壞[1],。
復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）結(jié)合了專用集成電路和DSP的優(yōu)勢,，既具有很高的處理速度，又具有一定的靈活性,。因此,，基于CPLD的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的研究具有重要的實際意義。本文論述了如何用CPLD實現(xiàn)PSK數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的方法,，其實現(xiàn)步驟包括：1.研究PSK調(diào)制系統(tǒng)的原理及設(shè)計方法；2.根據(jù)各個系統(tǒng)的總體功能與硬件特點,，設(shè)計總體框圖,；3.根據(jù)VHDL語言特點，對系統(tǒng)進行VHDL建模,；4.根據(jù)VHDL模型,，進行具體VHDL語言程序設(shè)計；5.對設(shè)計的程序進行波形仿真與硬件調(diào)試,。
2 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的原理
載有基帶信號的高頻正弦波信號稱為載波,，數(shù)學(xué)上準確表示正弦波時，經(jīng)常采用振幅A,、角頻率 和相位 三要素,，即
y(t)=A cos( t + ) （2-1）
根據(jù)基帶信號的值，改變?nèi)刂械娜魏我环N,，就有了3種基本的調(diào)制方式：數(shù)字信號對載波振幅調(diào)制稱為振幅鍵控,，即ASK（Amplitude Shift Keying）；對載波頻率調(diào)制稱為頻移鍵控,，即FSK（Frequency Shift Keying）[3],；對載波相位調(diào)制稱為相移鍵控（相位鍵控）,，即PSK(Phase Shift Keying)[2]。
由于PSK系統(tǒng)抗噪聲性能優(yōu)于ASK和FSK,，而且頻帶利用率較高,，所以，在中,、高速數(shù)字通信中被廣泛采用,。
本文只對PSK調(diào)制方式加以論述[4]。
3 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計
3.1 CPSK系統(tǒng)設(shè)計
CPSK由發(fā)送端的調(diào)制模塊與接收端的解調(diào)模塊構(gòu)成,，其系統(tǒng)框圖如圖3-1所示,。在發(fā)送端，對于調(diào)制模塊,，首先產(chǎn)生兩種不同相位的載波信號f1和f2,，再通過一個二選一選通開關(guān)來選擇載波信號，其中具體的載波信號由輸入的基帶信號來決定,。這些信號處理都在CPLD中實現(xiàn),，輸出的即為CPSK調(diào)制信號，最后通過信道發(fā)送到接收端,。對于解調(diào)模塊,，調(diào)制信號先由位同步提取電路提取出載波同步信號，然后由載波同步信號來控制計數(shù)器的啟動與停止,，分別對調(diào)制信號來計數(shù),，最后通過一個判決電路來判斷輸入的調(diào)制信號是‘0’ 還是‘1’，輸出的即為解調(diào)的基帶信號,。
圖3-1 BCPSK系統(tǒng)框圖
3.2 DPSK系統(tǒng)設(shè)計
圖3-2 BDPSK系統(tǒng)框圖
DPSK信號應(yīng)用較多,，但由于它的調(diào)制規(guī)律比較復(fù)雜，難以直接產(chǎn)生,，目前DPSK信號的產(chǎn)生較多地采用碼變換加CPSK調(diào)制而獲得,。這種方法是把原基帶信號經(jīng)過絕對碼——相對碼變換后，用相對碼進行CPSK調(diào)制,，其輸出便是DPSK信號,。同樣，對于DPSK信號的解調(diào),，則要經(jīng)過相對碼——絕對碼變換,。其系統(tǒng)框圖如圖3-2所示。
4 基于VHDL的PSK系統(tǒng)電路設(shè)計及實現(xiàn)
4.1 2CPSK調(diào)制模塊
圖4-1 2CPSK調(diào)制模塊的VHDL模型方框圖
2CPSK調(diào)制模塊的VHDL模型方框圖如圖4-1所示,，其模型主要由計數(shù)器和二選一開關(guān)等組成,。計數(shù)器對外部時鐘信號進行分頻與計數(shù)，并輸出兩路相位相反的數(shù)字載波信號,；二選一開關(guān)的功能是：在基帶信號的控制下,，對兩路載波信號進行選通,，輸出的信號即為CPSK信號。圖中沒有包括模擬電路部分,，輸出信號為數(shù)字信號,。
其波形仿真圖如圖4-2所示。其中載波信號f1,、f2是通過系統(tǒng)時鐘clk分頻得到,，且滯后系統(tǒng)時鐘一個clk周期；調(diào)制輸出信號y滯后載波一個clk周期,，滯后系統(tǒng)時鐘2個clk周期,。
圖4-2 2CPSK調(diào)制模塊的波形仿真圖
4.2 2CPSK解調(diào)模塊
圖4-3 2CPSK調(diào)解模塊的VHDL模型方框圖
2CPSK解調(diào)模塊的VHDL模型方框圖如圖4-3所示。圖中的計數(shù)器q輸出與發(fā)端同步的0向數(shù)字載波,。判決器的工作原理是：把計數(shù)器輸出的0相載波與數(shù)字CPSK信號中的載波進行邏輯“與”運算,，當(dāng)兩比較信號在判決時刻都為“1”時，輸出為“1”,，否則輸出為“0”,，以實現(xiàn)解調(diào)的目的。圖中沒有包含模擬電路部分,，調(diào)制信號為數(shù)字信號,。
圖4-4 2CPSK調(diào)解模塊的波形仿真圖
其波形仿真圖如圖4-4所示。當(dāng)q=0時,，根據(jù)x的電平來進行對相位的判決,；其中輸出信號y滯后輸入信號x一個clk周期。
4.3 絕對碼-相對碼轉(zhuǎn)換模塊
絕對碼——相對碼之間的關(guān)系為
（式4-1）
圖4-5 絕對碼-相對碼轉(zhuǎn)換模塊的VHDL模型方框圖
由此,，可得到絕對碼—相對碼轉(zhuǎn)換模塊的VHDL模型方框圖,，如圖4-5所示。圖中的計數(shù)器與圖4-3中的計數(shù)器相同,，異或門與寄存器共同完成絕/相變換功能,。
相對碼—絕對碼轉(zhuǎn)換模塊與此類似,，此處就不加以論述,。
5 系統(tǒng)調(diào)試總結(jié)
本課題研究并追蹤了通信領(lǐng)域和EDA設(shè)計領(lǐng)域的兩項關(guān)鍵技術(shù)——調(diào)制解調(diào)技術(shù)和可編程邏輯技術(shù)，所有設(shè)計工作都是在一塊CPLD實驗開發(fā)板上完成的,，選用了Altera公司型號為EPM7128SLC84-7作為主芯片的,。其中輸入信號由單片機提供，經(jīng)過CPLD處理后,，輸出信號的波形可通過示波器觀察[6],。但由于調(diào)制系統(tǒng)與解調(diào)系統(tǒng)的測試是分開進行的，這樣勢必有不直觀性,，并且未能考慮到實際
系統(tǒng)中的不定因素,。而以上這些,，是本設(shè)計將來要進一步改善與發(fā)展的地方。
論文創(chuàng)新點：論文采用自上而下的開發(fā)方式,，通過復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）設(shè)計實現(xiàn)調(diào)制解調(diào)系統(tǒng),，以直接提高通信系統(tǒng)質(zhì)量。
參考文獻
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