基于FPGA的2ASK+帧同步系统verilog开发,包含testbench,高斯信道,误码统计,可设置SNR

1.算法仿真效果

vivado2019.2仿真结果如下（完整代码运行后无水印）：

 

设置SNR=8db

 

 

 

设置SNR=20db

 

 

 

整体波形效果：

 

 

 

仿真操作步骤可参考程序配套的操作视频。

 

2.算法涉及理论知识概要

2.1 2ASK调制解调

       2ASK调制解调是一种数字调制解调技术,它是基于ASK调制的一种数字调制方式。ASK调制是一种模拟调制方式,它是通过改变载波的振幅来传输数字信号。而2ASK调制解调则是将数字信号转换为二进制码,再通过改变载波的振幅来传输数字信号。 2ASK调制的原理是将数字信号转换为二进制码,然后将二进制码与载波信号相乘,得到调制信号。在解调时,将接收到的信号与载波信号相乘,再通过低通滤波器滤波,得到原始的数字信号。       

 

      2ASK是一种数字调制方式，其中“2”代表二进制，即调制信号只有两个幅度水平。在2ASK调制中，数字基带信号控制载波的幅度。当发送二进制“1”时，发送全幅度载波；当发送二进制“0”时，不发送信号，即无载波输出。因此，2ASK信号可以看作是基带脉冲序列与一个全幅度正弦波的乘积。2ASK的调制解调系统结构如下图所示：

 

 

 

假设我们的输入二进制序列为an，那么2ASK的调制过程可以用以下数学公式表示：

 

        e2ASK(t) = Σan g(t - nTs) cos(ωct)

 

        其中，g(t)是基带脉冲形状，Ts是基带脉冲间隔，ωc是载波的角频率。解调过程则是对接收到的信号进行包络检波，恢复出原始的二进制序列。

 

2.2 帧同步

        在数字通信中，信息通常是以帧为单位进行组织和传输的。帧同步的目的是确定每一帧的起始位置，以便接收端能够正确地解调出每帧中的数据。

 

       设发送的帧结构为：帧同步码 + 信息码元序列 。帧同步码是具有特定规律的码序列，用于接收端识别帧的起始。

 

       帧同步的过程就是在接收序列中寻找与帧同步码匹配的位置，一旦找到匹配位置，就确定了帧的起始位置，后续的码元就可以按照帧结构进行正确的划分和处理。

 

 

 

3.Verilog核心程序

`timescale 1ns / 1ps
//
// Company: 
// Engineer: 
// 
// Create Date: 2023/10/18 19:57:39
// Design Name: 
// Module Name: FSK_demod
// Project Name: 
// Target Devices: 
// Tool Versions: 
// Description: 
// 
// Dependencies: 
// 
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
// 
//
.......................................................  
wire signed[15:0]o_cosr1;
wire[31:0]m_axis_data_tdatar1;
dds_compiler_0 dds_compiler_u5(.aclk    (i_clk),                                  // input wire aclk.aresetn (~i_rst),                            // input wire aresetn.s_axis_config_tvalid(1'b1),  // input wire s_axis_config_tvalid.s_axis_config_tdata(32'h03ff_ffff),    // input wire [31 : 0] s_axis_config_tdata.m_axis_data_tvalid(),      // output wire m_axis_data_tvalid.m_axis_data_tdata(m_axis_data_tdatar1),        // output wire [31 : 0] m_axis_data_tdata.m_axis_phase_tvalid(),    // output wire m_axis_phase_tvalid.m_axis_phase_tdata()      // output wire [31 : 0] m_axis_phase_tdata
);
assign o_cosr1=m_axis_data_tdatar1[15:0];   always @(posedge i_clk or posedge i_rst)
beginif(i_rst)begino_de_2ask <= 32'd0;end
else begino_de_2ask <= $signed(i_2ask)*$signed(o_cosr1);end
end fiter1 fiterU1(
.i_clk  (i_clk),
.i_rst  (i_rst),
.i_din  (o_de_2ask[24:9]),
.o_dout (o_de_2askf)
);................................................
//帧同步，提取数据，去帧头
frame_syn frame_syn_u(
.i_clk         (dat_clk),
.i_rst         (i_rst),
.i_bits        (o_bits),
.o_bits_data   (o_bits_data),
.o_bits_head   (o_bits_head),
.o_peak        (o_peak),
.o_en_data     (o_en_data),
.o_en_pn       (o_en_pn),
.o_frame_start (o_frame_start)
);
endmodule