基于VHDL的4PSK調制器設計與仿真

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

3．3 正弦信號發生器
該調制系統以連續的模擬信號正弦波作為載波。該模擬信號在數字通信系統中傳輸，需經過抽樣、量化、編碼轉換成數字信號。
根據抽樣定理對采樣點處得到的采樣值進行5位量化，5位二進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。各采樣點的采樣值為：

式中：Va／ue為采樣值；n為所采樣的16個點中的一個，式(2)中加1是為了避免Value值出現負值。
圖6為VHDL語言產生正弦波的仿真波形。其中，一個周期內有16個采樣點，countl6為采樣點計數變量；value為采樣值變量。
3．4 分頻器
由于對正弦信號每周期取16個采樣點，即正弦波采樣點的輸出頻率應該是m序列的16倍．因此該系統頻率需設計2個頻率，即正弦波發生器的時鐘頻率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個時鐘上升沿或下降沿觸發；coderate只有一個上升沿或下降沿觸發。
設置一個計數變量d8，計數范圍0～7，當sinclk每來一個上升沿時，d8加1。當ds=7時，coderate跳變。此時，d8變為0，繼續計數。圖7為用VHDL語言實現波形的仿真結果。
3．5 跳變檢測器
在產生正弦波時引入跳變檢測，可在每次基帶碼元上升沿或下降沿到來時，對應輸出波形位于sin0°，sin90°，sinl80°或sin270°處。
串／并轉換后的碼元c由二進制碼元c(0)和c(1)組成。當碼元c無變化時。輸出的正弦波相位繼續按原來的采樣順序采樣：當碼元c發生變化時，輸出的正弦波相位發生變化，此時需要重新選擇起始采樣點，該起始采樣點即在sin0°，sin90°，sinl80°或sin270°處。并與變化的碼元起始位置相對應。
跳變檢測器用來檢測碼元c的變化，只要分別判斷c(0)和c(1)中的一個發生變化，就可以判斷碼元c是否發生變化。圖8給出信號跳變檢測電路框圖。圖9為用jump對碼元c跳變檢測的波形仿真結果。

3．6 邏輯選項電路
邏輯選相電路根據雙比特碼元c的不同，選擇輸出不同相位的正弦波，它是從數字信息到波形轉換的核心器件，接收端正是根據這些相位來恢復所發送的消息。
該調制系統的雙比特碼元c與載波相位的對應關系為：00→0°，01°→90°，11→180°，10→270°。
由于不同相位對應不同的起始采樣點，而這4種不同的相位可通過不同采樣順序表示。因此，根據雙比特碼元c選相位，即選擇采樣的起始點。
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環境下的4PSK仿真波形。其中，sinclk為正弦波發生器時鐘，即抽樣頻率；coderate為碼元速率，它由sinclk 16分頻得到；code是由m序列產生器產生的m序列：c是由code經過串／并轉換后形成的雙比特碼元；iump用于檢測雙比特碼元c是否發生變化，以使碼元c與輸出的正弦波形起始點相對應；countl6為正弦波形一個周期的采樣點，每個周期采樣16個點：data為正弦波形采樣點的采樣值。

4 結語
結合相位選擇法提出了4PSK調制器的系統設計，利用VHDL語言對該系統硬件描述和設計，由系統總的仿真圖可知，該調制系統完全符合設計要求，并選用MAX7000系列中的EPM7032LC44―6進行實現。實驗結果表明，利用VHDL語言設計的4PSK調制器具有低誤碼率的良好特性。