VHDL多进制数字调制系统的建模与设计(2)
结论 31
致谢 32
参考文献 33
1 引言
1.1 课题的研究背景
麦克斯韦编著的《论电与磁》中对无线技术的剖析，使得无线通信在理论上成为可能。1897年，著名的跨大西洋无线电传送实验，使得无线通信自此诞生。到今天来看，无线通信已经深入每个行业和领域且成为了必不可缺的通信元素。不管是人们的日常使用，工业与商业上，甚至在国家航空航天科技和军事通信，无线通信都已成为了新贵。[1]调制则是无线通信的重要手段。调制使得信号可以更顺利的传输，一般方法是用基带信号控制载波信号，使其参量随着输入而改变，然后基带信号随着载波信号在高频信道上传输。专业领域中，由于调制信号的不同，一般区分为模拟调制和信号调制。模拟调制更早被使用，使用范围也更大，广播信号，电视信号与卫星通信信号等经常使用这种方法。但是随着数字信号的优点日趋明显，数字调制的比重越来越高，且自20世纪70年代以来,数字调制进入了高速发展的状态。[2]
1985年，XC2046作为第一款FPGA（Field Programmable Gate Array）产品诞生在Xillinx公司，当时的它怎么看都不具有太大的竞争力，因为XC2046仅仅采用2μm工艺，其中只有85000个晶体管和64个逻辑模块，门甚至没有达到1000个。仅仅过了20余年，FPGA著名生产厂商Xilinx和Altera两大公司的最新工艺产品，其门数量已有千万级，晶体管个数也已经超过10亿个，FPGA器件的发展速度可见一斑，而其应用范围也在飞速扩大。[3]上世纪80年代，可编程器件已经不是一个新的概念，但是远远成不了当时的主流应用器件。可编程逻辑阵列(PLA)在1980年左右就已经出现，但是缺点是运行速率迟缓，不足以满足实际需求。可编程器件的第一次改变源于可配置可编程逻辑阵列(PAL)的出现，之后软件工程师可以使用原始的软件工具提供有限的触发器和查找表实现功能。在当时，PAL被视为小规模/中等规模集成胶合逻辑的替代选择，使用范围得到了一定扩大，但是由于此时可编程能力并不理想，大多数人都愿意选择这种看风险更小的产品进行编程。在可编程器件发展的20余年中，其一直瞄准速度、成本和密度这三个指标，即使得FPGA拥有更大的内存，更快的速度和更平民的价格。如今，FPGA凭借其硬件描述语言（Verilog 或 VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的录至 FPGA 上进行测试和更好的使用体验，成为了硬件编程使用的主流器件之一。[4]
VHDL（Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）于1982步入历史舞台。在1987年时，IEEE和美国国防部公开宣布将VHDL作为一种描述硬件的标准语言使其进入了更多硬件工程师的视野中。IEEE规定VHDL标准（即IEEE-1076）后，各电子设计自动化商接连开发了自己的VHDL语言环境，或者是向外人宣布该公司的设计工具能够兼容VHDL，从那以后VHDL正式步入硬件编程的舞台。
从此，VHDL开始受到来自电子设计领域的重视，而且原来并不标准的硬件描述语言，也渐渐被该语言所取代。1993年，IEEE出台了VHDL（1076-1993版）标准，对原来的标准进行了一定的规范和修改。如今，VHDL已经充当起IEEE的工业标准硬件描述语言之一，并受到各EDA（Electronic Design Automation）公司的重视和关注，逐渐在电子行业硬件描述语言中通用起来。[5]
1.2 数字调制的原因与意义
数字基带信号的能量主要是在低频部分，信道为带通的长距离和无线传输的传输效率很低。所以，在如今的通信系统中，为了让数字信号满足各种各种通信系统的要求，数字调制信号有着不可或缺的地位。调制的另一重要意义是更好的实现线路复用。多路传输的，各个基带信号的频谱往往会产生重叠，无法实现在同一信道同时传输的功能，无法满足实际通信的需求。经过调制后，信号可以进入同一频带的不同频段，避免了多路传输中的相互干扰。数字调制的通用手段是利用数字基带信号，让其改变载波的一些参量（如幅度），使得这些参量的特性伴随基带信号发生改变。较模拟调制，数字调制抗信道损耗的本领更强，受噪声干扰的影响较弱，能够传输更小的信号，其安全性和可靠性高。因此，如今大家越来越渴望数字调制的创新和发展。调制基本结构如图1.1所示。