基于现代DSP技术的BPSK的调制器与解调器的设计与实施.pdf
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2022-11-01
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基于现代 DSP 技术的 BPSK 的调制器与解调器的设计与实施
摘要：
这篇文章叙述了一种 BPSK 调制器与解调器的设计方法。该方法利用的是现代 DSP 技
术，运用的 DSP 工具是美国 Altera公司的。直接数字合成（DDS ）原则被简要的表示，用
来设计正交余弦模块。在解调器中，我们利用低通 FIR 滤波器滤出 IP 核心的高频成分。BPSK
调制解调器最终在 FPGA 设备上实现。这个设计运用 matlab/simulink，DSP Builder7.2，
ModelSim6.1g 和 Quartus||7.2来模拟和实现基于 FPGA 的 BPSK 的调制器和解调器，用 DSP
Builder 7.2替代 VHDL 编程，在同样的工作台上建模和硬件实施有机的结合起来。这个方法
可以极大地提高运算速度，降低运算周期以及减少空间开销。这个实践证明了这个方法的正
确性和有效性。
关键词：
BPSK 、直接数字合成、IP 核、FIR、DSP Builder
1.简介
DDS 是频率合成的一种新技术。它发展了第三代的频率合成技术在直接频率合成和非
直接频率合成之后，突破了前两者频率合成的方法。参考文献[1]证明 DDS 技术增加了声望
作为一种合成正弦信号和在数字系统中调制信号的方法。
现代 DSP 技术就是 EDA 技术用于 FPGA 芯片上 DSP 技术的发展。DSP 开发工具是一
款由美国 Altera公司开发的适应 DSP 系统层面的设计工具。在 MA TLAB 的 Simulink中作
为一种工具箱出现。设计者需要的是由 DSP 开发工具完成和声的验算的运算法则和在
MA TLAB 模拟中的处理过程。参考文献[2]证明如果文件通过测试而且可以被编译，然后它
可以被下载到 FPGA 中。作为结果，FPGA 表现出相应的功能根据下载的命令。复杂的软件
处理程序被省略。所以运算速度很快，运算速度变快，运算空间和开销变小。
2.DDS 原则
在最简单的例子中，一个直接数字合成由一个 ROM 组成，在这个 ROM 中存储了许多
正弦波的例子（正弦波查找表 LUT ）且它在参考文献[3]中有介绍。图 1 表示一个 DDS 系统
的程序框图。DDS 系统由一个更高的时钟频率的数字集成电路给定一个频率产生正弦信号。
相位累加器阶段接收所谓的频率设定字（ FSW ）即决定相位的步进。一旦设定，这个数字
字决定了所产生正弦波的频率。相位累加器不断产生输出正确的二进制字来说明瞬时相位到
查找表的功能。换句话说，相位累加器用于计算正弦查找表的连续地址，这些地址生成一个
数字正弦波输出。以这种方式，样本存在于一个可控制的方式中即每一个步长由频率设定字
决定。DDS 系统将结果相位转换为一个正弦波形通过查找表，将正弦波的数字表示形式转
换成模拟形式用一个数模转换器，后面紧跟着一个低通滤波器（LPF ）。
DDS 系统的数字部分即相位累加器和 LUT 通常叫作数字控制振荡器（NCO ）。对于一
个 M 比特系统的输出信号的频率由下面等式决定：
其中，K 是 FSW ，M 表示相位累加器可以处理的比特数的数字，f
clk
是 HZ 中生成器的时钟
频率。
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