摘要：本文針對傳統(tǒng)的四相移鍵控(QPSK)的調(diào)制解調(diào)方式提出一種基于高速硬件描述語言(VHDL)的數(shù)字式QPSK調(diào)制解調(diào)模型。這種新模型便于在目標芯片F(xiàn)PGA／CPLD上實現(xiàn)QPSK調(diào)制解調(diào)功能。文中介紹了QPSK調(diào)制解調(diào)的原理，并基于FPGA實現(xiàn)了QPSK調(diào)制解調(diào)電路。并給出了可編程邏輯器件FPGA的最新一代集成設計環(huán)境QuartusⅡ進行系統(tǒng)仿真的仿真結果。
　　關鍵詞：QPSKFPGA調(diào)制解調(diào)仿真
　　中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2011)06(c)-0000-00
　　
　　1引言
　　無線通信在現(xiàn)代社會中起著舉足輕重的作用。作為數(shù)字通信技術中重要組成部分的調(diào)制解調(diào)技術一直是通信領域的熱點課題。在眾多調(diào)制方式中，四相相移鍵控(QPSK)信號由于抗干擾能力強而得到了廣泛的應用，具有較高的頻譜利用率和較好的誤碼性能，并且實現(xiàn)復雜度小，解調(diào)理論成熟?，F(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)具有功能強大，開發(fā)過程投資小、周期短，可反復編程修改，保密性能好，開發(fā)工具智能化等特點，用FPGA實現(xiàn)調(diào)制解調(diào)電路，不僅降低了產(chǎn)品成本，減小了設備體積，滿足了系統(tǒng)的需要，而且比專用芯片具有更大的靈活性和可控性。本課題主要研究了基于FPGA的QPSK調(diào)制解調(diào)的系統(tǒng)仿真，并給出了QuartusII環(huán)境下的仿真結果[1]。
　　2 QPSK調(diào)制的原理
　　四相絕對移相鍵控QPSK是MPSK的一種特殊情況，它利用載波的四種不同相位來表征數(shù)字信息。由于每一種載波相位代表兩個比特信息，故每個四進制碼元又被稱為雙比特碼元。我們把組成雙比特碼元的前一信息比特用a表示，后一比特信息用b表示。雙比特碼元中兩個信息比特ab通常是按格雷碼（即反射碼）排列的，當ab為00時，載波相位為0°，當ab為01時，載波相位為90°，當ab為11時，載波相位為180°，當ab為10時，載波相位為270°。
　　3 QPSK信號的產(chǎn)生與解調(diào)
　　3.1 QPSK信號的產(chǎn)生
　　QPSK信號的產(chǎn)生分為調(diào)相法和相位選擇法。由于調(diào)相法比較常用，且實際操作性更強，故在本文中，選擇調(diào)相法。用調(diào)相法產(chǎn)生QPSK信號的組成方框圖如圖1所示。圖中，串/并變換器將輸入的二進制序列依次分為兩個并行的雙極性序列。設兩個序列中的二進制數(shù)字分別為a和b，每一對ab稱為一個雙比特碼元。雙極性的a和b脈沖通過兩個平衡調(diào)制器分別對同相載波及正交載波進行二相調(diào)制。將ab兩路輸出疊加，得到四相移相信號，其相位編碼邏輯關系為：當雙比特碼元ab為11時，輸出相位為315°的載波；ab為01時，輸出相位為225°的載波；ab為00時，輸出相位為135°的載波；ab為10時，輸出相位為45°的載波。
　　
　　
　　圖1QPSK信號的組成方框圖
　　3.2 QPSK信號的解調(diào)
　　由于四相絕對移相信號可以看作是兩個正交2PSK信號的合成，故它可以采用與2PSK信號類似的解調(diào)方法進行解調(diào)，即由兩個2PSK信號相干解調(diào)器構成。用兩路正交的相干載波去解調(diào)，可以很容易地分離這兩路正交的2PSK信號。相干解調(diào)后的兩路并行碼元a和b，經(jīng)過并/串變換后，成為串行數(shù)據(jù)輸出。
　　4 基于FPGA的QPSK調(diào)制解調(diào)電路設計及仿真
　　在QPSK解調(diào)中，對于頻率與相位的要求比較高，在解調(diào)中由于手動的輸入基帶信號，造成頻率和相位的偏差，而頻率與相位的偏差會引起誤碼率的增加。為了更好的觀察輸入輸出波形，在quartusII中創(chuàng)建調(diào)制功能模塊和解調(diào)功能模塊，再新建一個波形文件，插入生成的調(diào)制模塊和解調(diào)模塊，創(chuàng)建一個系統(tǒng)模塊后進行功能仿真。調(diào)制解調(diào)輸出波形如圖2所示。
　　
　　圖2調(diào)制解調(diào)輸出波形
　　由圖2可知系統(tǒng)輸出有一定的延遲，與輸入信號相比還有一點偏差，但誤碼率明顯減少，還是取得出了預期的效果。多進制數(shù)字調(diào)制技術與FPGA的結合使得通信系統(tǒng)的性能得到了迅速的提高。文中基于FPGA方式實現(xiàn)了QPSK數(shù)字調(diào)制解調(diào)電路