基于FPGA的混合擴頻發(fā)射機設計與實現

圖3中：
clk：時鐘采樣信號，組幀器在其上升沿處數據采樣，并進行組幀運算。
reset_n：組幀器異步復位控制信號。定義為1表示不進行復位操作，采樣數據有效，組幀器正常操作；定義為0表示進行復位操作，采樣數據寄存器清零，組幀器清零。
data_in：信啟、數據的輸入端口，其位寬為1 b。
state_in：狀態(tài)標識輸入比特。
valid：輸入數據的有效位。
data_out：組幀后碼字輸出端口，其位寬為1 b。
outvalid：輸出數據的有效位。
2．3 擴頻模塊設計
GOLD碼序列產生器的設計結果如圖4所示。在整個模塊中分為2個進程。一是在時鐘上升沿到來并且復位結束時，進行m序列優(yōu)選對的算法，分別將兩個31位的m序列值存入寄存器中，初值都為“11111”。另一個進程通過輸入位valid進行判斷。通過valid=1，進行對位異或運算，計算GOLD碼，產生一組碼后，將其保存，然后在連續(xù)零處添加1個零，然后輸出，其余的碼組通過移位實現，這樣就生成了32 b×32 b的GOLD碼，串行輸出。

圖4中：
clk：時鐘采樣信號，GOLD碼編碼器在其上升沿處數據采樣，并進行產生GOLD碼運算。
reset_n：GOLD碼編碼器異步復位控制信號。定義為1表示不進行復位操作，數據有效，GOLD碼編碼器正常操作；定義為0表示進行復位操作，數據寄存器清零，并進行初值賦值。
valid：開啟計算GOLD碼的開關。
out：GOLD碼輸出端口，其位寬為1 b。
outvalid：輸出數據的有效位。
2．4 調制模塊設計
根據MSK的基本原理，并且根據公式改變頻率控制字的值即可改變NCO的輸出頻率。其中FCW為用二進制初碼表示的頻率控制字。fin為NCO的采樣頻率，n為頻率控制字的位數，相當為輸入二進制初碼的位數。即為輸出所要求的頻率。
MSK調制器的實現需要3個必要條件。一是在碼元轉換時刻，進行FPGA中控制NCO的頻率輸出的切換。二是相位連續(xù)。由于NCO輸出信號的相位始終能保持連續(xù)，滿足了條件。三是在一個符號周期內必須包含1／4載波周期的整數倍。根據必要條件三，可以得出下式：

因此，當fs=4 MHz，即輸入MSK調制器的符號采樣率為4 MHz，當n=20時，則fc為20 MHz，即載波頻率為20 MHz。因此，便完成了MSK調制器的FPGA實現。
根據上面的實現方式，需要一個開關，根據輸入碼字“1”或“0”來改變NCO輸入頻率字，分別輸出頻率24 MHz與16 MHz。于是設計的MSK調制器如圖5所示，前面部分是開關，后面部分是NCO。

圖5中clk：時鐘采樣信號，MSK調制器的開關在其上升沿處數據采樣。