数字信号频带传输系统的VHDL的建模与设计 周敏开题报告

1、 毕业设计(论文)开题报告题 目：数字信号频带传输系统的VHDL的建模与设计 院系： 电气信息学院 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 周 敏 学 号： 200601030209 指导教师： 林 愿 2010年 04月 09 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。3“文献综

2、述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。4统一用A4纸，并装订单独成册，随毕业设计（论文）说明书等资料装入文件袋中。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。文献综述 一、数字频带传输的特点数字频带传输是用于克服基带传输不适宜于长距离高速传输的缺点，数字频带传输系统中，数字基带信号对高频载波进行调制

3、，使之变为频带信号，通过信道的传输后，在接收端解调后恢复成数字信号。相比数字基带传输多了调制和解调两个过程。数字基带信号对载波的调制与模拟信号对载波的调制类似，分为对幅度的调制（ASK），对相位的调制(PSK)和对频率的调制(FSK)，数字信号在时间和取值上的离散性这个特点，使受控参数离散化而出现“开关控制”，故被称为“键控法”。另外还有其他调制方式，如振幅与相位相结合的调制方式（MQAM），最小频移键控（MSK）以及受控调频（TFM）等。振幅键控是最早应用的数字调制方式，是一种数字调制系统。优点是设备简单，频带利用率高，缺点是抗噪声性能差，而且它的最佳判决门限与接收机输入信号的振幅有关，因而

4、不易使取样判决器工作在最佳状态。但是，随着电路滤波和均衡技术的发展，应用高速数据传输的需要，多电平调制技术的应用越来越受到人们的重视。频移键控是数字通信中的一种重要调制方式。其优点是抗干扰能力强，缺点是占用带宽较宽，尤其是多进制调频系统，频带利用率很低。目前主要应用于中，低速数据传输系统中。 相移键控分为绝对相移和相对相移两种。绝对相移信号在解调时有相位模糊地缺点，因而在实际应用中很少采用。相对相移不存在相位模糊地问题，因为它是依靠前后两个接受码元信号的相位差来恢复数字信号的。相对相移的实现通常是先进行码变换，即将绝对码转换为相对码，然后对相对码进行绝对相移；相对相移信号的解调过程是惊醒相反的

5、变换，即先进行绝对相移解调然后再进行码的变换，最后恢复出原始信号。相移键控是一种高传输效率的调制方式，其抗干扰能力比振幅键控和频移键控都强，因此在高，中速数据传输中得到广泛的应用。多进制相移键控信号常用的有四相制和八相制，他们均可以看作是振幅相等而相位不同的振幅调制，是一种频带利用率较高的高效率传输方式，其抗噪性能也好，因而得到广泛的应用。MDPSK用得更广一些。多进制相移键控的发展趋势是纯数字化，即数字式的调制解调方式。二、数字频带传输和基带传输的比较基带传输：        由计算机或终端产生的数字信号，频谱都是从零开始的，这种未

6、经调制的信号所占用的频率范围叫基本频带（这个频带从直流起可高到数百千赫，甚至若干 兆赫），简称基带（base band）。这种数字信号就称基带信号。举个简单的例字：在有线信道中，直接用电传打字机进行通信时传输的信号就是基带信号。而传送数据时，以原封不动 的形式，把基带信号送入线路，称为基带传输。基带传输不需要调制解调器，设备花费小，适合短距离的数据输，比如一个企业、工厂，就可以采用这种方式将大量 终端连接到主计算机。另外就是传输介质，局域网中一般都采用基带同轴电缆作传输介质。频带传输：        上面的传输方式适用于一个单位内部的

7、局域网传输，但除了市内的线路之外，长途线路是无法传送近似于0的分量的，也就是说，在远程通信中， 是不能直接传输原始的电脉冲信号（也就是基带信号了）的。因此就需要利用频带传输，就是用基带脉冲对载波的某些参量进行控制，使这些参量随基带脉冲的规律变化，这就是调制。经过调制的信号称为已调信号。已调信号通过线路传输到接收端，然后经过解调恢复为原始基带脉冲。这种频带传输不仅克服了目前许多长途电话 线路不仅能直接传输基带信号的缺点，还能实现多路复用的目的，从而提高了通信线路的利用率。频带传输能把声音、图像和数据信息的传输综合在一个物理信道中进行传输。不过频带传输在发送端和接收端都要设置调制解调器。三、EDA

8、的概述EDA(Electronic Design Automation)是电子设计自动化的英文缩写。它是指以计算机为工具，在EDA软件平台上，根据设计者描述的源文件（可以是原理图文件、语言文件或波形图文件等），自动完成系统的设计，包括编译、防真、综合、优化及对特定器件的适配。设计者的任务仅限于利用软件的方式来完成对系统硬件功能的描述。尽管设计的目标系统是硬件，但整个设计和修改过程如同完成软件设计一样方便。EDA技术的发展大致可分为三个阶段：第一代：大约在20世纪70年代。当时，EDA工具软件的供应商只有几家，产品主要面向PCB布线设计，如Tango软件等。该时期的EDA一般称为CAD（计算机辅

9、助设计）。第二代：大约在20世纪80年代。该时期，EDA软件厂商开始提供带有电路图编辑工具和逻辑模拟工具的EDA软件，主要用于电路设计没有完成之前的系统功能检验问题，一般以数字电路的分析和测试工具为代表。该时期的EDA称为CAE（计算机辅助工程）。第三代：20世纪90年代以后，这时的EDA工具以逻辑综合、硬件行为防真、参数分析和测试为重点。设计工具门类齐全，能够提供系统设计需要的全部工具，如描述设计输入意图的设计输入工具（电路图、语言和波形图输入）、具有逻辑综合和设计优化能力的设计工具及验证、评估性能的防真工具等。四、VHDL描述VHDL的英文全名是Very-High-Speed Integr

10、ated Circuit HardwareDescription Language,诞生于1982年。1987年底，VHDL被iEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言 。自IEEE公布了VHDL的标准版本，IEEE-1076（简称87版)之后，各EDA公司相继推出了自己的VHDL设计环境，或宣布自己的设计工具可以和VHDL接口。此后VHDL在电子设计领域得到了广泛的接受，并逐步取代了原有的非标准的硬件描述语言。1993年，IEEE对VHDL进行了修订，从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展VHDL的内容，公布了新版本的VHDL，即IEEE标准的1076-1993版本，（简称93版）。现在，VH

11、DL和Verilog作为IEEE的工业标准硬件描述语言，又得到众多EDA公司的支持，在电子工程领域，已成为事实上的通用硬件描述语言。有专家认为，在新的世纪中，VHDL于Verilog语言将承担起大部分的数字系统设计任务。与其他硬件描述语言相比，VHDL具有以下特点：功能强大、设计灵活。VHDL具有功能强大的语言结构，可以用简洁明确的源代码来描述复杂的逻辑控制。它具有多层次的设计描述功能，层层细化，最后可直接生成电路级描述。VHDL支持同步电路、异步电路和随机电路的设计，这是其他硬件描述语言所不能比拟的。VHDL还支持各种设计方法，既支持自底向上的设计，又支持自顶向下的设计；既支持模块化设计，又

12、支持层次化设计。支持广泛、易于修改。由于VHDL已经成为IEEE标准所规范的硬件描述语言，目前大多数EDA工具几乎都支持VHDL，这为VHDL的进一步推广和广泛应用奠定了基础。在硬件电路设计过程中，主要的设计文件是用VHDL编写的源代码，因为VHDL易读和结构化，所以易于修改设计。强大的系统硬件描述能力。VHDL具有多层次的设计描述功能，既可以描述系统级电路，又可以描述门级电路。而描述既可以采用行为描述、寄存器传输描述或结构描述，也可以采用三者混合的混合级描述。另外，VHDL支持惯性延迟和传输延迟，还可以准确地建立硬件电路模型。VHDL支持预定义的和自定义的数据类型，给硬件描述带来较大的自由度

13、，使设计人员能够方便地创建高层次的系统模型。独立于器件的设计、与工艺无关。设计人员用VHDL进行设计时，不需要首先考虑选择完成设计的器件，就可以集中精力进行设计的优化。当设计描述完成后，可以用多种不同的器件结构来实现其功能。很强的移植能力。VHDL是一种标准化的硬件描述语言，同一个设计描述可以被不同的工具所支持，使得设计描述的移植成为可能。易于共享和复用。VHDL采用基于库（Library）的设计方法，可以建立各种可再次利用的模块。这些模块可以预先设计或使用以前设计中的存档模块，将这些模块存放到库中，就可以在以后的设计中进行复用，可以使设计成果在设计人员之间进行交流和共享，减少硬件电路设计。

14、VHDL系统优势:（1）与其他的硬件描述语言相比，VHDL具有更强的行为描述能力，从而决定了他成为系统设计领域最佳的硬件描述语言。强大的行为描述能力是避开具体的器件结构，从逻辑行为上描述和设计大规模电子系统的重要保证。（2）VHDL丰富的仿真语句和库函数，使得在任何大系统的设计早期就能查验设计系统的功能可行性，随时可对设计进行仿真模拟。（3）VHDL语句的行为描述能力和程序结构决定了他具有支持大规模设计的分解和已有设计的再利用功能。符合市场需求的大规模系统高效，高速的完成必须有多人甚至多个代发组共同并行工作才能实现。（4）对于用VHDL完成的一个确定的设计，可以利用EDA工具进行逻辑综合和优化

15、，并自动的把VHDL描述设计转变成门级网表。（5）VHDL对设计的描述具有相对独立性，设计者可以不懂硬件的结构，也不必管理最终设计实现的目标器件是什么，而进行独立的设计。 在此次设计中，我通过VHDL语言来实现频带传输系统中的各个功能模块的电路，包括2FSK频带信号的产生和调制器，解调器的实现。五、参考文献1 潘松，黄继夜. EDA技术实用教程 .科学出版社 ,2004,12-802 李国丽，等.EDA与数字系统设计. 机械工业出版社.2004,25-1253 张厥盛，曹丽娜锁相与频率合成技术 .成都：电子科技大学出版社,56-804 钟将为，石卫华，董德存可编程正弦波发生器芯片ML2035的

16、原理及应用2003(3), 15-265 翁木云.FPGA设计与应用.西安电子科技大学.2003, 12-1286 林明权.VHDL数字控制系统设计范例.电子工业出版社.2003,224-2417 高玉良，李延辉，俞志强现代频率合成与控制技术北京：航空工业出版社，2002,15-1508 Altera CorporationAltera Digital Library 2002,12-20 9 高泽溪.高成直接数字频率合成器(DDS)及其性能分析J北京航空航天大学学报，1998 ,25-6010雷春奇.赵之凡 “基于DDS的AWG波形噪声分析及对称性设计”.电子测凳与仪器报.Vo1.12,No

17、.3,1998,pp.28-3111李琳.王松.张尔扬.“一种有效的DDS低杂散设计方案”.通信学报，No.10 .2000.12-5012唐长文.“一种高速直接数字频率合成器及其FPGA实现”，微电子学No.61001,12-1613冯 程.用直接数字频率合成器产生正弦波.华中科技大学本科生论文.2003,7-2714周国富，“利用FPGA实现DDS专用集成电路”，电子技术应用.No.2.1998,18-2015陈意军，王迎旭,CPLD在频率测控系统中的应用 半导体技术 第26卷第12期，2001年16HP 3312. Function Generator/Arbitrary Wavefor

18、m Generator Service Guide Edition , 1994,12-1817 B&K Precision Model 4070A User's Manual, 2002,25-15毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告开题报告：一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施.开 题 报 告一、数字信号频带传输系统的VHDL建模与设计的目的与意义此课题旨在通过对一个2FSK频带传输系统的原理设计，然后用VHDL语言编程在quartus软件上实现系统的仿真,从而掌握VHDL语言的数字系统设计方法；掌握FSK调制

19、与解调的工作原理；实现2FSK调制解调器的VHDL建模、仿真。 目前的通信传输已不再是单一的语音传输，综合了图像，文字，视频等各种业务在内的通信传输对系统的性能要求越来越高，而作为现代通信传输基本的技术，数字频带传输是各种新式技术的基础，学好它对今后在通信方面的发展有重要的意义。二、数字信号频带传输系统的VHDL建模与设计发展现状和前景展望数字通信是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。模拟信号数字化有多种方法，最基本的是脉码调制（PCM）、差值编码（DPCM）、自适应差值

20、编码（ADPCM）以及各种类型的增量调制。数字通信与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。

21、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

22、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(

23、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。以上可知，数字通信具有很多优点，所以各国都在积极发展数字通信，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，目前，第三代移动通信正在建设当中，并将迅速普及。作为能够实现互联网功能的第四代移动通信技术也日趋成熟。展望未来，随着通信网络向着综合业务数字网方向发展，数据、语音、图像等各种数据通信将在各个层次、各个领域得到综合利用。数字频带系统必将成为未来通信系统的主

24、角。而数字频带传输作为基本的传输方式必将得到不断地发展，以此为基础的新技术，新标准将会不断涌现。人类社会已进入到高度发达的信息化社会，信息社会的发展离不开电子产品的进步。现代电子产品在性能提高、复杂度增大的同时，价格却一直呈下降趋势，而且产品更新换代的步伐也越来越快，实现这种进步的主要因素是电子设计技术的发展。其核心就是EDA技术，EDA是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子CAD通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作：IC设计,电子电路设计,PCB设计。EDA技术在数字系统设计方面有着十分广泛的应用，随着当今集成电路技术的发展数字系统的设计越来越依赖于EDA技术了。随着信息化和数字化得推进，EDA技术必将进入一个崭新的发展阶段。三、课题主要内容和要求课题主要内容和要求包括学习VHDL语言的数字系统设计方法；掌握FSK调制与解调的工作原理；对FSK调制解