基于CPLD的PSK系统设计

摘要：本论文主要讨论和仿真了基于CPLD的PSK系统单元设计，在阐述调制解调系统的基本原理与设计方法的同时，又详细地介绍了系统的总体电路框图及各个模块的具体软硬件实现。作者以VHDL作为设计的硬件描述语言，在Altera公司的Maxplus2开发平台上进行了程序设计及波形仿真。“自顶向下”本设计的主要特色，所有程序都通过了以EPM7128SLC84-7作为主芯片的CPLD实验开发板的硬件调试。
关键词：调制解调、CPLD、VHDL

1 引言

现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好。作为其关键技术之一的调制解调技术一直是们研究的一个重要方向^[5]。从模拟调制到数字调制，从二进制发展到多进制调制，虽然调制方式多种多样，但都是朝着使通信系统更高速、更可靠的方向发展。一个系统的通信质量，很大程度上依赖于所采用的调制方式。因此，对调制方式的研究，将直接决定着通信系统质量的好坏^[1]。

复杂可编程逻辑器件（CPLD）结合了专用集成电路和DSP的优势，既具有很高的处理速度，又具有一定的灵活性。因此，基于CPLD的数字调制系统的研究具有重要的实际意义。本文论述了如何用CPLD实现PSK数字调制系统的方法，其实现步骤包括：1.研究PSK调制系统的原理及设计方法；2.根据各个系统的总体功能与硬件特点，设计总体框图；3.根据VHDL语言特点，对系统进行VHDL建模；4.根据VHDL模型，进行具体VHDL语言程序设计；5.对设计的程序进行波形仿真与硬件调试。

2 调制解调系统的原理

载有基带信号的高频正弦波信号称为载波，数学上准确表示正弦波时，经常采用振幅A、角频率和相位三要素，即

y(t)=A cos( t + ) （2-1）

根据基带信号的值，改变三要素中的任何一种，就有了3种基本的调制方式：数字信号对载波振幅调制称为振幅键控，即ASK（Amplitude Shift Keying）；对载波频率调制称为频移键控，即FSK（Frequency Shift Keying）^[3]；对载波相位调制称为相移键控（相位键控），即PSK(Phase Shift Keying)^[2]。

由于PSK系统抗噪声性能优于ASK和FSK，而且频带利用率较高，所以，在中、高速数字通信中被广泛采用。

本文只对PSK调制方式加以论述^[4]。

3 系统的总体方案设计

3.1 CPSK系统设计

CPSK由发送端的调制模块与接收端的解调模块构成，其系统框图如图3-1所示。在发送端，对于调制模块，首先产生两种不同相位的载波信号f1和f2，再通过一个二选一选通开关来选择载波信号，其中具体的载波信号由输入的基带信号来决定。些信号处理都在CPLD中实现，输出的即为CPSK调制信号，最后通过信道发送到接收端。对于解调模块，调制信号先由位同步提取电路提取出载波同步信号，然后由载波同步信号来控制计数器的启动与停止，分别对调制信号来计数，最后通过一个判决电路来判断输入的调制信号是‘0’ 还是‘1’，输出的即为解调的基带信号。