基于FFT傅里叶变换的QPSK基带信号频偏估计与补偿算法的FPGA实现：从调制到补偿的完整流程...

No.3 基于FFT傅里叶变换的QPSK基带信号频偏估计和补偿算法FPGA实现,包含testbench和matlab星座图显示算法程序 基于FFT傅里叶变换的QPSK基带信号频偏估计和补偿算法的实现过程主要包括QPSK调制、信号传输、接收、FFT傅里叶变换、频偏估计和频偏补偿等步骤。 1.软件版本 vivado2019.2matlab2022a 2.运行方法 使用vivado2019.2或者更高版本打开FPGA工程然后参考提供的操作录像视频跟着操作。 工程路径必须是英文路径。 具体操作观看提供的程序操作视频跟着操作。 视频播放使用windows mediaplayer播放。三伏天的实验室空调开到20度我盯着示波器上扭曲的星座图手里的冰可乐罐渗出细密水珠。QPSK信号解调总带着玄学色彩今天要啃的硬骨头是频偏补偿——这个能把通信工程师逼疯的经典问题。FFT是个好同志频偏估计的核心思路其实很直男把信号往FFT里一扔找最亮的那个点。在QPSK信号里频偏会使得频谱出现明显尖峰。Verilog代码里最关键的是这个FFT模块的例化xfft_0 your_fft_inst ( .aclk(clk_122M), .s_axis_config_tdata(fft_config), .s_axis_data_tvalid(in_valid), .s_axis_data_tlast(1b0), .s_axis_data_tdata({q_data, i_data}), .m_axis_data_tvalid(out_valid), .m_axis_data_tdata(fft_out) );注意这里IQ数据拼接的骚操作把16位I路和16位Q路拼成32位总线喂给FFT。实测时发现Vivado的FFT IP核对输入数据的归一化处理有点脾气得先用移位寄存器做个定点数格式转换。频偏补偿的乾坤大挪移No.3 基于FFT傅里叶变换的QPSK基带信号频偏估计和补偿算法FPGA实现,包含testbench和matlab星座图显示算法程序 基于FFT傅里叶变换的QPSK基带信号频偏估计和补偿算法的实现过程主要包括QPSK调制、信号传输、接收、FFT傅里叶变换、频偏估计和频偏补偿等步骤。 1.软件版本 vivado2019.2matlab2022a 2.运行方法 使用vivado2019.2或者更高版本打开FPGA工程然后参考提供的操作录像视频跟着操作。 工程路径必须是英文路径。 具体操作观看提供的程序操作视频跟着操作。 视频播放使用windows mediaplayer播放。抓取频谱峰值位置后补偿算法本质上是个复数乘法。FPGA里用CORDIC实现相位旋转比查表法更省资源always (posedge clk) begin phase_acc phase_acc freq_offset; {sin_val, cos_val} cordic_rotator(phase_acc); // 旋转星座点 comp_i i_data * cos_val - q_data * sin_val; comp_q i_data * sin_val q_data * cos_val; end这里藏着个坑——当频偏超过符号率1/4时补偿后的星座图会像陀螺一样打转。解决办法是在频偏估计环节加个滑动窗把过去10次估计值做移动平均。Matlab验尸报告把FPGA处理后的数据导回Matlab星座图的正确打开方式scatterplot(comp_signal); hold on; plot(comp_signal(1:500),r-); title(频偏补偿后看我72变);遇到过最邪门的情况是星座图呈现四叶草形状最后发现是FFT输出重排时地址生成模块的计数器溢出。所以测试时一定要先灌入单载波信号观察频谱峰值是否出现在直流位置。调试黑科技在SignalTap里把星座图坐标转换成模拟波形显示能实时看到信号旋转频偏估计值突然跳变时往地面狠狠跺三脚——大概率是时钟电源受机械振动影响用ILA抓取FFT输出的幅频响应直接导出为.csv文件在Matlab里画瀑布图当星座点终于收敛成四个清晰的团簇时窗外已是凌晨三点。摸出手机点烧烤外卖突然想到这堆Verilog代码就像羊肉串模块是铁签子算法逻辑是肥瘦相间的肉块而时序约束就是那层勾人食欲的辣椒面。