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调制解调技术在通信领域有着广泛的应用，如无线电通信、光纤通信等。通过调制解调技术，可以将低频信号转换为高频信号进行传输，提高信号的传输效率和抗干扰能力；同时，在接收端通过解调技术可以还原出原始信号，实现信息的可靠传输。本章节，我们对常见的低价调制解调系统进行了完整的学习，为通信知识的入门学习奠定了基础。2.26 本章节整体思维导图与学习总结。

综合工具不关心电路的具体物理实现，而是根据设计的逻辑功能、时序约束等信息，优化生成一个逻辑上等效的、更接近硬件实现的描述。可以看到，对于超标的DSP资源，vivado会自动以红色进行显示，同时我们可以看到，filter滤波器模块，所使用的DSP资源过多，导致报错。是FPGA设计流程中紧随综合之后的两个关键步骤，它们将综合生成的逻辑网表映射到FPGA的物理资源上，决定逻辑单元、存储器、IO引脚等的物理位置，并为这些逻辑单元之间建立连接。将滤波器使用DSP资源的最直接办法，就是降低滤波器的阶数，我们打开。

本课题，我们使用Spartan7 系列FPGA 开发平台（型号：AX7050）正式发布了，这款 Spartan7 FPGA 开发平台采用核心板加扩展板的模式，方便用户对核心板的 二次开发利用。在底板设计上我们设计了丰富的外围接口，比如千兆以太网接口， HDMI 输出接口，USB2.0 通信接口，Uart 通信接口，SD 卡接口，RTC 电路等等。(这里不是给这个板子做广告，大家如果手头有其他板子了，也没关系，就用自己的板子就可以了，因为vivado软件上的操作基本都一样的)本开发板和教程2中的。

在本课程以及后续两个课程，我们将学习如何将FPGA的仿真案例转化为硬件调试模块。主要是将仿真环境中的设计、测试激励和验证逻辑适配到实际硬件平台中，并添加必要的调试接口。此致，我们完成了硬件下载测试前的代码调整工作，在后一个课程，我们将完成接口约束绑定，测试模块ila的设置等工作。

1]张力,施玉松,姜建,等.OFDM系统中改进的16QAM软判决解调算法[J].现代电子技术, 2012, 35(3):4.DOI:10.3969/j.issn.1004-373X.2012.03.033.在上一个课程，我们完成了16QAM软解调各个子模块的设计，下面我们将定义一个顶层模块，调用16QAM软解调的各个子模块。最后，根据计算的差值，计算软信息，即MATLAB程序中的。下面我们对上述模块的功能做详细的介绍。

通过上面的几个小节，我们得到了如下子模块：再下一个课程中，我们将定义16QAM软解调顶层函数调用这些子模块。

16QAM（Quadrature Amplitude Modulation）即16状态正交幅度调制，是一种高效的数字调制技术，它利用载波的幅度和相位来携带信息。在16-QAM中，每个符号可以代表4个比特的信息，因此相比传统的BPSK或QPSK调制，它在同一频带宽度内提供了更高的数据传输速率。16QAM软解调是指在接收端对接收到的信号进行处理时，不仅估计出最可能的符号值，还给出每个符号的概率或可靠性度量，这些度量在后续的信道编码和解码过程中非常重要，特别是当采用前向纠错编码如turbo码或LDPC码时。

MSK（Minimum Shift Keying，最小频移键控）和GMSK（Gaussian Minimum Shift Keying，高斯最小频移键控）都是数字调制技术，主要用于无线通信系统中将数字信号转换为模拟信号进行传输。它们都是连续相位移键控（Continuous Phase Shift Keying, CPK）的一种形式，意味着相邻码元之间没有相位跳变的突变，而是连续过渡，这有助于减少信号带宽和降低邻道干扰。GMSK的解调过程与MSK类似，我们这里还是采用和MSK解调一样的1bit解调方法。

GMSK（高斯最小频移键控）是一种连续相位的频移键控（CPFSK）调制方法，它在数字通信中得到了广泛应用，特别是在移动通信系统中。GMSK通过限制频率偏差的累积来减少带外辐射，并通过使用高斯滤波器对。

MSK（最小频移键控）的解调理论涉及到从接收到的已调信号中恢复原始的二进制数据。由于MSK信号是连续相位的频移键控（CPFSK）的一个特殊形式，它具有恒定的包络和最小的频移，这使得它对非线性通道非常稳健，并且适合使用非相干解调技术。MSK信号的频谱特性显示了两个主要的边频分量，它们分别位于载波频率的两侧，频偏等于符号率的一半。这意味着MSK信号可以看作是两个正交的BPSK信号的叠加，每个边频分量携带了半个符号的信息。

最小移频键控（Minimum Shift Keying, MSK）是一种连续相位调制（Continuous Phase Modulation, CPM）方式，以其较高的频谱效率和良好的相位连续性而著称，常应用于无线通信系统中，特别是对于要求低功耗和抗多径传播能力强的应用场景。MSK调制在保持恒包络特性的同时，实现了频谱效率的优化，是GSM、DECT等通信标准的基础调制技术之一。MSK信号可以通过调制两路相位差为90度的正弦波来实现。对于二进制符号“0”，生成的信号为：对于符号“1”，信号为：

16QAM信号在接收端经过信道传输后，会受到噪声干扰和可能的相位偏移。接收信号y(t)可以表示为：其中，x(t)是原始的16QAM信号，I(t)和Q(t)分别是信号的同相分量和正交分量，fc​是载波频率。将每个采样点y[k]投影到最近的星座点上。这一步通常通过计算最小欧几里得距离实现，即对于每个y[k]，找到一个星座点y^​[k]使得：一旦找到最近的星座点，就可以根据该点的坐标恢复出原始的4比特信息。16QAM解调过程涉及复杂的信号处理步骤，包括匹配滤波、同步、星座映射和判决。

16-QAM（Quadrature Amplitude Modulation，16状幅相调制）是一种高效的数字调制技术，它结合了幅度调制（AM）和相位调制（PM）的特点，能在有限的带宽内传输更多的信息。16-QAM通过在两个正交载波上同时调制四个不同振幅的信号，实现了对16种不同符号的传输，每个符号携带4比特信息。

目录1.软件版本2.π/4-QPSK解调理论简介3.π/4-QPSK解调过程的MATLAB实现4.π/4-QPSK解调过程的FPGA实现4.1 verilog程序4.2 测试程序4.3 整体工程与仿真5.视频操作步骤演示6.参考文献vivado2019.2，matlab2022a π/4QPSK解调的参考资料较少，我们主要可以看如下文献：移动通信中的π／4QPSK调制解调技术及DSP实现 - 道客巴巴π/4QPSK解调过程如下： 这里，我们只考虑 π/4QPSK解调，不考虑载波同步和

在数字通信系统中，π/4-QPSK（Quadrature Phase Shift Keying with π/4 phase shift）是一种改进的四相移相键控调制技术，它的优势在于减少了相位连续性问题，增强了抗干扰能力和改善了频谱效率。相较于常规的QPSK，π/4-QPSK通过偏置相位和差分编码实现了更好的性能。在π/4-QPSK中，信号的相位在四个等间距的状态中切换，每个状态相差π/4弧度。这四个相位点分别为0、π/4、π/2和3π/4。

Differential Quadrature Phase Shift Keying（DQPSK，差分四相相移键控）是一种基于相位差分的调制技术，它通过对连续符号间的相位变化进行编码来传输信息，解决了传统QPSK（四相相移键控）中由于载波相位模糊带来的解调难题。DQPSK，差分译码过程如下：1.读取差分编码时的参考值c0，则2.根据差分译码规则进行译码，译码规则如下：3.输出有效信息。而其余结构和QPSK解调完全相同。

DQPSK（Differential Quadrature Phase Shift Keying）是一种差分相移键控调制技术，属于相位调制（Phase Shift Keying, PSK）家族的一员，特别适用于无线通信和光纤通信系统中。DQPSK利用相位差而非绝对相位来传递信息，从而克服了常规QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）在接收端可能遇到的相位模糊问题。

QPSK（Quadrature Phase Shift Keying，四相相移键控）的解调原理是将接收到的已调制信号恢复为原始的二进制数据序列。QPSK信号在传输过程中携带了相位信息，这些相位信息与二进制数据序列中的双比特码元相对应。QPSK的解调原理如下图所示：从上图可知，解调过程主要包括以下几个关键步骤：I、Q两路和对应的载波相乘，然后经过低通滤波器后进行抽样判决，相当于作两路的BPSK解调。

正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)也称为四进制相移键控，是多相相移键控(MPSK)中常用的一种，它是利用载波四个不同的相位来表征数字信息的调制方式。

BPSK（Binary Phase Shift Keying，二进制相移键控）是一种简单的数字调制技术，它将二进制数据信息编码为载波信号的相位变化。在接收端，BPSK信号需要通过相干解调方法恢复原始的二进制数据。以下是BPSK解调的详细理论：BPSK解调的关键在于利用与发射端同频同相的本地载波进行相干解调。接收端需要产生一个与发送端载波完全同步的参考载波：然后，将接收到的BPSK信号与本地载波进行相乘（乘法器），得到乘积信号：

BPSK (Binary Phase Shift Keying)-------二进制相移键控。是把模拟信号转换成数据值的转换方式之一，利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式。BPSK使用了基准的正弦波和相位反转的波浪，使一方为0，另一方为1，从而可以同时传送接受2值(1比特)的信息。

在本章节的上一个课程，我们学习了FSK调制原理以及matlab仿真和FPGA实现过程，我们将在上一个课程的基础上，进一步学习FSK解调原理和实现过程。FSK（Frequency-Shift Keying）解调是将频率编码的信号恢复成原始数字信息的过程。在FSK调制中，数据被编码为两种不同的载波频率，通常分别代表二进制的“0”和“1”。解调则是这个过程的逆操作，即从接收到的连续频率变化信号中提取出原数字基带信号。

【教程4＞第2章＞第4节】FSK调制系统的FPGA开发与matlab对比验证

在本章节的上一个课程，我们学习了ASK调制原理以及matlab仿真和FPGA实现过程，我们将在上一个课程的基础上，进一步学习ASK解调原理和实现过程。ASK解调分为相干解调和非相干解调。

ASK调制的基本原理是利用载波信号的幅度变化来传递数字信息。在二进制ASK中，数据以0和1的形式表示，其中0对应于无幅度的载波信号，而1对应于一定幅度的载波信号。因此，二进制数据位被映射到不同的幅度级别上。

通信系统调制解调是无线通信中的关键技术，它涉及将原始信号（如声音、图像或数据）转换为适合在信道中传输的形式，并在接收端还原出原始信号。调制是将原始信号的信息内容加载到高频载波信号上的过程，而解调则是从已调信号中提取出原始信号的过程。通信的调制解调技术是无线通信中的关键技术，涉及将原始信号（如声音、图像或数据）转换为适合在信道中传输的形式，并在接收端还原出原始信号。简单来说，调制是将原始信号的信息内容加载到高频载波信号上的过程，而解调则是从已调信号中提取出原始信号的过程。