基于FPGA的256QAM基带通信系统,包含testbench,高斯信道模块,误码率统计模块,可以设置不同SNR
1.算法仿真效果
vivado2019.2仿真结果如下（完整代码运行后无水印）：
设置SNR=40db：
将数据导入matlab，显示其星座图：
设置SNR=32db：
将数据导入matlab，显示其星座图：
设置SNR=24db：
将数据导入matlab，显示其星座图：
系统RTL结构如下：
仿真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
256QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制）是一种高级调制方案，能够在给定带宽内传输更多的信息比特。256QAM意味着每个符号可以携带8个比特的信息，因为 log2(256)=8log2(256)=8。
在调制过程中，输入比特流首先被映射到复数值星座图上的特定点。对于256QAM，每个符号代表8个比特信息。调制器根据输入比特选择对应的星座点，并将这些星座点转换成相应的复数形式。例如，在理想情况下，256QAM星座图包含256个不同的点。
256QAM的星座图是一个二维平面内的点阵，每个点代表一个独特的调制状态。在理想情况下，星座图中的每个点都对应于一个特定的复数值，该值由相位和幅度共同决定。由于256QAM有256个可能的状态，因此其星座图包含256个点。
256QAM映射过程如下：
数据编码：首先，输入的一组8比特数据需要被编码成一个复数形式的符号。这意味着每个256QAM符号实际上是由8比特信息组成的。
星座图映射：接下来，这8比特被映射到星座图上的一个特定位置。通常，这些比特会按照一定的规则分配给星座图的不同维度。例如，前4比特可以确定星座图上的一维坐标（实部），而后4比特确定另一维坐标（虚部）。
星座点分配：具体来说，星座图上的每个点都有一个特定的坐标（I,Q），其中I 表示同相分量，Q 表示正交分量。在256QAM中，这些坐标可以从一系列预定义的值中选取。在标准化的256QAM星座图中，I 和 Q 的取值范围通常是−7,−5,−3,−1,1,3,5,7−7,−5,−3,−1,1,3,5,7 或者类似的比例因子乘以这些值。
星座图结构：256QAM星座图通常呈格状排列，每个点在I-Q 平面上的位置决定了其代表的比特组合。例如，如果使用灰度编码（Gray coding）来减少相邻星座点之间的比特翻转数，那么每个点周围的8个邻居将与其仅有一个比特的不同。
在接收端，接收到的复数信号经过解调处理，将其映射回最接近的星座点，然后恢复出原始比特序列。这个过程可能会受到信道引入的噪声和失真的影响，导致错误的发生。
3.Verilog核心程序
// DUT
tops_256QAM_mod top(
.clk(clk),
.rst(rst),
.start(start),
.parallel_data(parallel_data),
.sin(sin),
.cos(cos),
.I_com(),
.Q_com(),
.I_comcos(I_com),//基带方式输出，即实际通信中的复数模式
.Q_comsin(Q_com)
);
//加入信道
//实部
awgns awgns_u1(
.i_clk(clk),
.i_rst(~rst),
.i_SNR(i_SNR), //这个地方可以设置信噪比，数值大小从-10~50，
.i_din(I_com),
.o_noise(),
.o_dout(I_Ncom)
);
//虚部
awgns awgns_u2(
.i_clk(clk),
.i_rst(~rst),
.i_SNR(i_SNR), //这个地方可以设置信噪比，数值大小从-10~50，
.i_din(Q_com),
.o_noise(),
.o_dout(Q_Ncom)
);
tops_256QAM_demod top2(
.clk(clk),
.rst(rst),
.start(start),
.I_Ncom(I_Ncom),
.Q_Ncom(Q_Ncom),
.I_comcos2(I_comcos2),
.Q_comsin2(Q_comsin2),
.o_Ifir(o_Ifir),
.o_Qfir(o_Qfir),
.o_sdout(o_sdout),
.flag_reg(flag_reg)
);
//6个bit同时统计误码率
wire signed[31:0]o_error_num1;
wire signed[31:0]o_total_num1;
Error_Chech Error_Chech_u1(
.i_clk(clk),
.i_rst(~rst),
.i_trans(parallel_data),
.i_rec(o_sdout),
.o_error_num(o_error_num1),
.o_total_num(o_total_num1)
);
assign o_total_num = o_total_num1;
assign o_error_num = o_error_num1;
endmodule
0sj_014m
