基于VHDL的4PSK調(diào)制器設(shè)計(jì)與仿真

圖5為串／并轉(zhuǎn)換電路的仿真結(jié)果。c為由c(0)和c(1)二進(jìn)制數(shù)字碼元組成的雙比特碼元；code為m序列；coderate為碼元速率。

3．3 正弦信號(hào)發(fā)生器
該調(diào)制系統(tǒng)以連續(xù)的模擬信號(hào)正弦波作為載波。該模擬信號(hào)在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸，需經(jīng)過抽樣、量化、編碼轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
根據(jù)抽樣定理對(duì)采樣點(diǎn)處得到的采樣值進(jìn)行5位量化，5位二進(jìn)制碼元的變化范圍為00000～11111，即從0～31。若選中間值15作為1／2峰峰值，考慮到波峰與波谷的對(duì)稱性，所以選擇O作為正弦波形的波谷值，30作為波峰值。各采樣點(diǎn)的采樣值為：

式中：Va／ue為采樣值；n為所采樣的16個(gè)點(diǎn)中的一個(gè)，式(2)中加1是為了避免Value值出現(xiàn)負(fù)值。
圖6為VHDL語言產(chǎn)生正弦波的仿真波形。其中，一個(gè)周期內(nèi)有16個(gè)采樣點(diǎn)，countl6為采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)變量；value為采樣值變量。
3．4 分頻器
由于對(duì)正弦信號(hào)每周期取16個(gè)采樣點(diǎn)，即正弦波采樣點(diǎn)的輸出頻率應(yīng)該是m序列的16倍．因此該系統(tǒng)頻率需設(shè)計(jì)2個(gè)頻率，即正弦波發(fā)生器的時(shí)鐘頻率sinclk和碼元速率頻率coderate，其中，coderate是由sinclk的16分頻，16分頻指sinclk有16個(gè)時(shí)鐘上升沿或下降沿觸發(fā)；coderate只有一個(gè)上升沿或下降沿觸發(fā)。
設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)變量d8，計(jì)數(shù)范圍0～7，當(dāng)sinclk每來一個(gè)上升沿時(shí)，d8加1。當(dāng)ds=7時(shí)，coderate跳變。此時(shí)，d8變?yōu)?，繼續(xù)計(jì)數(shù)。圖7為用VHDL語言實(shí)現(xiàn)波形的仿真結(jié)果。
3．5 跳變檢測(cè)器
在產(chǎn)生正弦波時(shí)引入跳變檢測(cè)，可在每次基帶碼元上升沿或下降沿到來時(shí)，對(duì)應(yīng)輸出波形位于sin0°，sin90°，sinl80°或sin270°處。
串／并轉(zhuǎn)換后的碼元c由二進(jìn)制碼元c(0)和c(1)組成。當(dāng)碼元c無變化時(shí)。輸出的正弦波相位繼續(xù)按原來的采樣順序采樣：當(dāng)碼元c發(fā)生變化時(shí)，輸出的正弦波相位發(fā)生變化，此時(shí)需要重新選擇起始采樣點(diǎn)，該起始采樣點(diǎn)即在sin0°，sin90°，sinl80°或sin270°處。并與變化的碼元起始位置相對(duì)應(yīng)。
跳變檢測(cè)器用來檢測(cè)碼元c的變化，只要分別判斷c(0)和c(1)中的一個(gè)發(fā)生變化，就可以判斷碼元c是否發(fā)生變化。圖8給出信號(hào)跳變檢測(cè)電路框圖。圖9為用jump對(duì)碼元c跳變檢測(cè)的波形仿真結(jié)果。

3．6 邏輯選項(xiàng)電路
邏輯選相電路根據(jù)雙比特碼元c的不同，選擇輸出不同相位的正弦波，它是從數(shù)字信息到波形轉(zhuǎn)換的核心器件，接收端正是根據(jù)這些相位來恢復(fù)所發(fā)送的消息。
該調(diào)制系統(tǒng)的雙比特碼元c與載波相位的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：00→0°，01°→90°，11→180°，10→270°。
由于不同相位對(duì)應(yīng)不同的起始采樣點(diǎn)，而這4種不同的相位可通過不同采樣順序表示。因此，根據(jù)雙比特碼元c選相位，即選擇采樣的起始點(diǎn)。
3．7 4PSK仿真波形
綜合以上各部分程序可得，圖10所示的MAX+plusII環(huán)境下的4PSK仿真波形。其中，sinclk為正弦波發(fā)生器時(shí)鐘，即抽樣頻率；coderate為碼元速率，它由sinclk 16分頻得到；code是由m序列產(chǎn)生器產(chǎn)生的m序列：c是由code經(jīng)過串／并轉(zhuǎn)換后形成的雙比特碼元；iump用于檢測(cè)雙比特碼元c是否發(fā)生變化，以使碼元c與輸出的正弦波形起始點(diǎn)相對(duì)應(yīng)；countl6為正弦波形一個(gè)周期的采樣點(diǎn)，每個(gè)周期采樣16個(gè)點(diǎn)：data為正弦波形采樣點(diǎn)的采樣值。

4 結(jié)語
結(jié)合相位選擇法提出了4PSK調(diào)制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，利用VHDL語言對(duì)該系統(tǒng)硬件描述和設(shè)計(jì)，由系統(tǒng)總的仿真圖可知，該調(diào)制系統(tǒng)完全符合設(shè)計(jì)要求，并選用MAX7000系列中的EPM7032LC44―6進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用VHDL語言設(shè)計(jì)的4PSK調(diào)制器具有低誤碼率的良好特性。