【硬件测试】基于FPGA的16psk调制解调系统开发与硬件片内测试,包含信道模块,误码统计模块,可设置SNR

1.算法仿真效果

本文是之前写的文章:

<<基于FPGA的16PSK调制解调系统,包含testbench,高斯信道模块,误码率统计模块,可以设置不同SNR-CSDN博客>>

的硬件测试版本。

在系统在仿真版本基础上增加了ila在线数据采集模块，vio在线SNR设置模块，数据源模块。硬件ila测试结果如下：（完整代码运行后无水印）：

vio设置SNR=35db

vio设置SNR=18db

硬件测试操作步骤可参考程序配套的操作视频。

2.算法涉及理论知识概要

       十六进制相位移键控（16PSK, 16-Phase Shift Keying）是一种数字调制技术，它通过改变载波相位来传输信息。16PSK能够在一个符号时间内传输4比特的信息，因此在高速数据传输中得到了广泛应用。

      16PSK是一种相位调制技术，其中载波信号的相位根据要传输的信息发生改变。在16PSK中，一个符号可以表示4比特的信息，即每个符号有16种不同的相位状态。在16PSK中，每个符号可以表示16种不同的相位状态，这16个状态均匀分布在单位圆上，形成一个16点的星座图。每个符号对应于4比特的信息，即：

        首先，需要将要传输的比特流转换成16个相位状态之一。假设信息比特序列为{bi​}，则将每4比特映射到一个相位状态上。映射规则如下：

16PSK的解调过程主要包括匹配滤波和决策两个步骤。

3.Verilog核心程序

module tops_hdw(
 
input i_clk,
input i_rst,
output reg [3:0] led
);
    
 
wire o_msg;
 
//产生模拟测试数据
signal signal_u(
.i_clk (i_clk),
.i_rst (~i_rst),
.o_bits(o_msg)
);
 
//设置SNR
wire signed[7:0]o_SNR;
vio_0 your_instance_name (
  .clk(i_clk),                // input wire clk
  .probe_out0(o_SNR)  // output wire [7 : 0] probe_out0
);
 
 
wire[2:0]o_ISET;
wire signed[15:0]o_I16psk;
wire signed[15:0]o_Q16psk;
wire signed[15:0]o_Ifir_T;
wire signed[15:0]o_Qfir_T;
wire signed[31:0]o_mod_T;
wire signed[15:0]o_Nmod_T;
wire signed[31:0]o_modc_R;
wire signed[31:0]o_mods_R;
wire signed[31:0]o_Ifir_R;
wire signed[31:0]o_Qfir_R;
wire  [2:0]o_wbits;
wire       o_bits;
wire[1:0]o_rec2;
wire signed[31:0]o_error_num;
wire signed[31:0]o_total_num;  
TOPS_16PSK TOPS_16PSK_u(
.i_clk      (i_clk),
.i_rst  (~i_rst),
.i_SNR  (o_SNR),
.i_dat  (o_msg),
.o_ISET (o_ISET),
.o_I16psk(o_I16psk),
.o_Q16psk(o_Q16psk),
.o_Ifir_T (o_Ifir_T),
.o_Qfir_T (o_Qfir_T),
.o_mod_T  (o_mod_T),
.o_Nmod_T(o_Nmod_T),
.o_modc_R (o_modc_R),
.o_mods_R (o_mods_R),
.o_Ifir_R (o_Ifir_R),
.o_Qfir_R (o_Qfir_R),
.o_wbits(o_wbits),
.o_bits (o_bits),
.o_error_num(o_error_num),
.o_total_num(o_total_num),
.o_rec2(o_rec2),
.o_flag(o_flag)
);
 
//ila篇内测试分析模块
ila_0 ila_u (
	.clk(i_clk), // input wire clk
	.probe0({ 
	        o_msg,o_SNR,//9
	        o_Ifir_T[15:6], o_Qfir_T[15:6],o_Nmod_T[15:6],//36
	        o_modc_R[27:12],o_mods_R[27:12],o_Ifir_R[27:12],o_Qfir_R[27:12],//64
	        o_bits,o_rec2,
	        o_error_num,o_total_num,//64
            o_flag
	         })
	);
	
endmodule
0sj_032m

4.开发板使用说明和如何移植不同的开发板

注意：硬件片内测试是指发射接收均在一个板子内完成，因此不需要定时同步模块。

在本课题中，使用的开发板是：

如果你的开发板和我的不一样，可以参考代码包中的程序移植方法进行移植：