基于FPGA的混合扩频发射机设计与实现

图3中：
clk：时钟采样信号，组帧器在其上升沿处数据采样，并进行组帧运算。
reset_n：组帧器异步复位控制信号。定义为1表示不进行复位操作，采样数据有效，组帧器正常操作；定义为0表示进行复位操作，采样数据寄存器清零，组帧器清零。
data_in：信启、数据的输入端口，其位宽为1 b。
state_in：状态标识输入比特。
valid：输入数据的有效位。
data_out：组帧后码字输出端口，其位宽为1 b。
outvalid：输出数据的有效位。
2．3 扩频模块设计
GOLD码序列产生器的设计结果如图4所示。在整个模块中分为2个进程。一是在时钟上升沿到来并且复位结束时，进行m序列优选对的算法，分别将两个31位的m序列值存入寄存器中，初值都为“11111”。另一个进程通过输入位valid进行判断。通过valid=1，进行对位异或运算，计算GOLD码，产生一组码后，将其保存，然后在连续零处添加1个零，然后输出，其余的码组通过移位实现，这样就生成了32 b×32 b的GOLD码，串行输出。

图4中：
clk：时钟采样信号，GOLD码编码器在其上升沿处数据采样，并进行产生GOLD码运算。
reset_n：GOLD码编码器异步复位控制信号。定义为1表示不进行复位操作，数据有效，GOLD码编码器正常操作；定义为0表示进行复位操作，数据寄存器清零，并进行初值赋值。
valid：开启计算GOLD码的开关。
out：GOLD码输出端口，其位宽为1 b。
outvalid：输出数据的有效位。
2．4 调制模块设计
根据MSK的基本原理，并且根据公式改变频率控制字的值即可改变NCO的输出频率。其中FCW为用二进制初码表示的频率控制字。fin为NCO的采样频率，n为频率控制字的位数，相当为输入二进制初码的位数。即为输出所要求的频率。
MSK调制器的实现需要3个必要条件。一是在码元转换时刻，进行FPGA中控制NCO的频率输出的切换。二是相位连续。由于NCO输出信号的相位始终能保持连续，满足了条件。三是在一个符号周期内必须包含1／4载波周期的整数倍。根据必要条件三，可以得出下式：

因此，当fs=4 MHz，即输入MSK调制器的符号采样率为4 MHz，当n=20时，则fc为20 MHz，即载波频率为20 MHz。因此，便完成了MSK调制器的FPGA实现。
根据上面的实现方式，需要一个开关，根据输入码字“1”或“0”来改变NCO输入频率字，分别输出频率24 MHz与16 MHz。于是设计的MSK调制器如图5所示，前面部分是开关，后面部分是NCO。

图5中clk：时钟采样信号，MSK调制器的开关在其上升沿处数据采样。