基于FPGA的4FSK+幀同步系統verilog開發,包含testbench,高斯信道,誤碼統計,可設置SNR
1.算法仿真效果
vivado2019.2仿真結果如下（完整代碼運行后無水印）：
設置SNR=25db
設置SNR=12db
將波形局部放大：
仿真操作步驟可參考程序配套的操作視頻。
2.算法涉及理論知識概要
四頻移鍵控（4FSK）是一種常用的數字調制方法，具有較高的頻帶利用率和抗干擾性能。它利用不同的頻率來傳輸二進制數據，通常應用于無線通信和數據傳輸等領域。
2.1 原理與數學公式
4FSK調制的基本原理是將輸入的二進制數據轉換為不同頻率的信號，以實現數據的傳輸。解調則是將接收到的不同頻率的信號還原為原始的二進制數據。
在4FSK調制中，輸入的二進制數據被分為兩組，每組有兩個比特。根據這兩個比特的值，選擇相應的頻率輸出。具體來說，有四個頻率f1、f2、f3、f4與之對應，每個頻率都代表一個二進制組合（00、01、10、11），即十進制的0，1，2，3。
頻率選擇：根據輸入的比特組合選擇相應的頻率輸出。例如，當輸入為“00”時，選擇頻率f1；當輸入為“01”時，選擇頻率f2；當輸入為“10”時，選擇頻率f3；當輸入為“11”時，選擇頻率f4。
調制信號：將選擇的頻率進行幅度調制，以便在傳輸過程中具有更好的抗干擾性能。通常采用開關鍵控（OOK）或脈沖幅度調制（PAM）等方法進行幅度調制。
解調信號：在接收端，根據不同頻率的信號進行解調。首先通過帶通濾波器將所需的頻率信號提取出來，然后通過解調器將其還原為原始的二進制數據。解調方法通常采用相干解調或非相干解調。
2.2 幀同步
在數字通信中，信息通常是以幀為單位進行組織和傳輸的。幀同步的目的是確定每一幀的起始位置，以便接收端能夠正確地解調出每幀中的數據。
設發送的幀結構為：幀同步碼 + 信息碼元序列 。幀同步碼是具有特定規律的碼序列，用于接收端識別幀的起始。
幀同步的過程就是在接收序列中尋找與幀同步碼匹配的位置，一旦找到匹配位置，就確定了幀的起始位置，后續的碼元就可以按照幀結構進行正確的劃分和處理。
3.Verilog核心程序
//調制
FSK_mod FSK_mod_u(
.i_clk (i_clk),
.i_rst (i_rst),
.i_en (i_en),
.i_bits (i_bits),
.o_carrier1(o_carrier1),
.o_carrier2(o_carrier2),
.o_carrier3(o_carrier3),
.o_carrier4(o_carrier4),
.o_fsk (o_fsk)
);
awgns awgns_u(
.i_clk(i_clk),
.i_rst(i_rst),
.i_SNR(i_SNR), //這個地方可以設置信噪比，數值大小從-10~50，
.i_din(o_fsk),
.o_noise(),
.o_dout(o_fsk_Rn)
);
解調//解調//解調//解調//解調//解調//解調//解調//解調//解調//解調//解調//解調
FSK_demod FSK_demod_u(
.i_clk(i_clk),
.i_rst(i_rst),
.i_fsk(o_fsk_Rn),
.o_de_fsk1(o_de_fsk1),
.o_de_fsk2(o_de_fsk2),
.o_de_fsk3(o_de_fsk3),
.o_de_fsk4(o_de_fsk4),
.o_de_ffsk1(),
.o_de_ffsk2(),
.o_de_ffsk3(),
.o_de_ffsk4(),
.o_bits(o_bits),
.o_bits_data (o_bits_data),
.o_bits_head (o_bits_head),
.o_peak (o_peak),
.o_en_data (o_en_data),
.o_en_pn (o_en_pn),
.o_frame_start (o_frame_start)
);
//error calculate
Error_Chech Error_Chech_u(
.i_clk(i_clk),
.i_rst(i_rst),
.i_trans(i_bits),
.i_en_data(o_en_data),
.i_rec(o_bits_data),
.o_error_num(o_error_num),
.o_total_num(o_total_num),
.o_rec2()
);
endmodule
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