文档介绍：设计报告
课题名称:基于FPGA的通信系统建模与设计
学院: 计算机工程系
专业班级: 2007级电子信息工程2班
学号:
学生:
指导教师:
教务处
2010年12月27日
学生
指导教师
课题名称
基于FPGA的通信系统建模与设计
设计时间
2010年12月20日~12月25日
设计地点
EDA实验室
设计目的
1、通过本课程设计,掌握通信原理中m序列的产生方法,特征多项式与电路之间的关系;二进制数字调制ASK和FSK原理。同时进一步掌握用FPGA建模和设计电路的方法。
2、能够熟练地用原理图或VHDL语言对数字通信电路进行建模与设计,并进一步掌握QUARTUS的使用方法。
一、系统概述和方案论证
、设计的背景和意义
现代通信系统的发展已经逐步进入了数字通信的发展,数字通信具体是指用数字信号作为载体来传输消息,或用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。它可传输电报、数字数据等数字信号,也可传输经过数字化处理的语声和图像等模拟信号。
数字通信与以往模拟通信相比具有明显的优点。它抗干扰能力强,通信质量不受距离的
影响能适应各种通信业务的要求,便于采用大规模集成电路,便于实现保密通信和计算机管
理。不足之处是占用的信道频带较宽。
数字信号指幅度的取值是离散的,幅值表示被限制在有限个数值之内。二进制码就是一
种数字信号。二进制码受噪声的影响小,易于有数字电路进行处理,所以得到了广泛的应用。
在通信系统中相比模拟信号,数字信号具有以下一些特点:
1、抗干扰能力强、无噪声积累。在模拟通信中,为了提高信噪比,需要在信号传输过程中及时对衰减的传输信号进行放大,信号在传输过程中不可避免地叠加上的噪声也被同时放大。随着传输距离的增加,噪声累积越来越多,以致使传输质量严重恶化。对于数字通信,由于数字信号的幅值为有限个离散值(通常取两个幅值),在传输过程中虽然也受到噪声的干扰,但当信噪比恶化到一定程度时,即在适当的距离采用判决再生的方法,再生成没有噪声干扰的和原发送端一样的数字信号,所以可实现长距离高质量的传输。
2、便于加密处理。信息传输的安全性和保密性越来越重要,数字通信的加密处理的比模
拟信号通信容易得多,以话音信号为例,经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密、解密处理。
3、便于存储、处理和交换。数字通信的信号形式和计算机所用信号一致,都是二进制代码,因此便于与计算机联网,也便于用计算机对数字信号进行存储、处理和交换,可使通信
网的管理、维护实现自动化、智能化。便于用现代数字信号处理技术对其进行处理。
4、设备便于集成化、微型化。数字通信采用时分多路复用,不需要体积较大的滤波器。设备中大部分电路是数字电路,可用大规模和超大规模集成电路实现,因此体积小、功耗低。
5、便于构成综合数字网和综合业务数字网。采用数字传输方式,可以通过程控数字交换设备进行数字交换,以实现传输和交换的综合。另外,电话业务和各种非话业务都可以实现数字化,构成综合业务数字网。
6、占用信道频带较宽。一路模拟电话的频带为4kHz带宽,一路数字电话约占64kHz,这是模拟通信目前仍有生命力的主要原因。随着宽频带信道(光缆、数字微波)的大量利用(一对光缆可开通几千路电话)以及数字信号处理技术的发展(可将一路数字电话的数码率由64kb/s压缩到32kb/s甚至更低的数码率),数字电话的带宽问题已不是主要问题了。
因此,数字传输取代模拟传输是大势所趋。数字频带通信系统作为高性能通信系统应用前景十分广泛,而随着社会生产力发展到了新的阶段,各种电子新产品的开发速度越来越快。现代计算机技术和微电子技术进一步发展和结合使得集成电路的设计出现了两个分支。一个是传统的更高集成度的集成电路的进一步研究;另一个是利用高层次VHDL/Verilog等硬件描述语言对新型器件FPGA/CPLD进行专门设计,使之成为专用集成电路(ASIC)。这不仅大大节省了设计和制造时间,而且对设计者,无须考虑集成电路制造工艺,现已成为系统级产品设计的一项新的技术。
现代通信技术的发展随着VHDL等设计语言的出现和ASIC的应用也进入了一个新的设计阶段,特别是,对数字通信系统的ASIC芯片的研究有着看得见的使用价值。
EDA(Electronic Design Automation)技术是现代电子设计技术的核心。它以EDA软件工具为开发环境,采用硬件描述语言(Hardware Description Language,:HDL),采用可编程器件为实验载体,实现源代码编程、自动逻辑编译、逻辑简化、逻辑分割、逻辑综合、布局布线、逻辑优化和仿真等功能,以ASIC芯片为目标器件,以电子系统设计为应用方向的