基于FPGA的GMSK调制解调器的研究与实现 (1).docx
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基于FPGA的GMSK调制解调器的研究与实现 (1).docx
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西南交通大学
本科毕业设计(论文)
基于FPGA的GMSK调制/解调器的研究与实现
年级:
2008级
学号:
20084209
姓名:
王富超
专业:
电子科学与技术
指导老师:
高晓蓉
2012年6月
院系物理科学与技术专业电子科学与技术
年级2008级姓名王富超
题目基于FPGA的GMSK调制/解调器的研究与实现
指导教师
评语
指导教师(签章)
评阅人
评语
评阅人(签章)
成绩
答辩委员会主任(签章)
年月日
西南交通大学本科毕业设计(论文)
毕业设计(论文)任务书
班级电科2008-3班学生姓名王富超学号20084209
发题日期:
2011年11月18日完成日期:
2012年6月18日
1、题目基于FPGA的GMSK调制/解调器的研究与实现
本论文的目的、意义:
扩频通信技术是当今信息社会最为先进的无线电通信技术之一,而且,其技术在无线光通信领域有着非常广泛的应用。
由于扩频技术具有抗干扰能力强,扰截获,抗多径、多址能力强,保密性好及测距精度高等一系列优点,因而越来越受到人们的重视。
随着大规模和超大规模集成电路技术、微电子技术、数字信号处理技术的迅猛发展,以及一些新型器件的出现,使得扩频技术在无线局域网、皮网、2G、3G移动通信、卫星全球定位,军用通信,航天通信和深空探测等诸多领域都得到了较为广泛的应用。
扩频通信系统涉及到多种关键技术,扩频收、发信机的构成原理相,多种伪随机编码技术,扩频信号的解扩与解调原理,扩频通信系统的同步捕获和同步跟踪技术。
“基于FPGA的GMSK调制/解调器的研究与实现”是扩频通信技术中的一项关键技术,它不仅采用Matlab算法来研究理论和性能,而且通过VerilogHDL硬件语言描述算法,进而在FPGA芯片上实现功能。
学生应完成的任务:
首先查阅相关的资料,了解“基于FPGA的GMSK调制/解调器的研究与实现”的原理、结构、组成,进而学习相关知识,了解电路原理,并了解误差产生变化的原因。
在完成以上工作的基础之上,再学习FPGA的相关知识,了解FPGA的原理、工作过程、特色优点和实现方法。
接着需要学习VerilogHDL语言的开发技术的相关知识,了解其配合过程,语言特定、模块组成部分的作用以及相关参数的调节方法,重点是模块理论分析和编程思路。
在完成以上理论学习的基础上,还要开始着手EDA工具的学习,通过学习了解电子设计自动化的理念及其优势,主要是理解电路设计的思路和方法。
在设计完电路之后还要完成相关PCB电路板的制作,并要手工焊接所有的元器件和完成相关的测试、软件和硬件调试任务,以达到较好的控制效果。
3、论文各部分内容及时间分配:
(共15周)
第一部分 调研课题的目的、意义和背景,学习相关基础知识。
(2周)
第二部分 参阅相关资料,翻译外文资料,方案初步设计,时间规划、过程规划、目标定位报告(2周)
第三部分设计方案模块化、分解设计、系统设计、理论分析、系统仿真、模块仿真、软件编程工程定义,电路方案的工程定义、设计、模块电路图、仿真报告。
(3周)
第四部分 软件编程、调试,电路设计、仿真,电路设计PCB、加工、验收、焊接、调试、验收,测量方案制定,软件联调,硬件联调、软件和硬件配合调试、联调,软件验收、硬件验收,系统测量验收,验收。
(3周)
第五部分 撰写软件设计操作文档,硬件文档,软件规范化、硬件规范化;设计归档,撰写论文初稿,导师审查,知识产权审查,修稿,导师审查(3周)
评阅及答辩:
提交学院审查、评阅,撰写PPT报告,预答辩,提交答辩,归档毕业设计文档。
(2周)
备注
指导教师:
2011年11月22日
审批人:
年月日
西南交通大学本科毕业设计(论文)第64页
摘要
本文基于FPGA的GMSK(GaussianMininumShiftKeying,高斯最小频移键控)调制与解调的研究,着重研究利用FPGA硬件实现对信号的GMSK的调制与解调的方法。
FPGA采用ALTERA公司的cycloneII系列EP2C8Q208N芯片;由于GMSK是在进行MSK调制前将矩形信号先通过一个高斯型的低通滤波器的调制方法,所以本文先通过对MSK调制与解调方法的介绍,再进一步对GMSK调制与解调的研究。
本文先利用Matlab对算法进行验证,然后再利用verilogHDL语言去实现,利用仿真工具modelsim对其进行仿真,通过与Matlab的仿真结果做比较,从而验证算法的正确性,最后利用SignalTap进行硬件平台上的测试,观测本设计的实际性能。
关键字:
高斯低通滤波器,CORDIC算法,FIR低通滤波器,SignalTap。
Abstract
目录
摘要 7
第一章.绪论 11
1.1背景 11
1.2研究内容 12
1.2.1GMSK技术国内外研究现状及发展趋势 12
1.2.2GMSK调制基本原理与优点 12
第二章GMSK的基本原理 14
2.1MSK基本原理 14
2.1.1MSK信号的特性研究 15
2.1.2MSK信号的调制原理 20
2.1.3MSK信号的解调原理 21
2.2GMSK的基本原理 22
2.2.1高斯滤波器的相关特性 23
2.2.2GMSK信号的数学表达 25
2.2.3GMSK调制解调的原理 27
2.3小结 30
第三章GMSK调制与解调的数字化实现 31
3.1软件简介 31
3.1.1Matlab的发展历史及功能简介 32
3.1.2QuartusII的发展历史及功能简介 33
3.1.3Modelsim的发展现状及功能简介 34
3.2GMSK调制与解调的数字化实现 35
3.2.1差分编码与解码 37
3.2.2高斯低通滤波器的设计与实现 37
3.2.3CORDIC算法和基带信号调制 41
3.2.4GMSK调制FPGA实现的RTL电路及仿真 45
3.2.5GMSK解调 46
3.3小结 54
第四章仿真与验证 55
4.1基于Simulink的GMSK调制/解调的仿真 5
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- 基于FPGA的GMSK调制解调器的研究与实现 1 基于 FPGA GMSK 调制解调器 研究 实现