1.算法仿真效果
matlab2022a/vivado2019.2仿真结果如下：
将FPGA仿真的数据导出，然后在matlab中将数据通过噪声之后，可以得到如下的星座图效果。
fpga工程版本信息：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!-- Product Version: Vivado v2019.2.1 (64-bit) -->
<!-- -->
<!-- Copyright 1986-2019 Xilinx, Inc. All Rights Reserved. -->
<Project Version="7" Minor="44" Path="E:/A_FPGA_proj/project_13/project_13/project_13.xpr">
<DefaultLaunch Dir="$PRUNDIR"/>
<Configuration>
<Option Name="Id" Val="618ebbc110dd42b9abe407c3328144d0"/>
<Option Name="Part" Val="xc7vx485tffg1157-1"/>
<Option Name="CompiledLibDir" Val="$PCACHEDIR/compile_simlib"/>
<Option Name="CompiledLibDirXSim" Val=""/>
<Option Name="CompiledLibDirModelSim" Val="$PCACHEDIR/compile_simlib/modelsim"/>
<Option Name="CompiledLibDirQuesta" Val="$PCACHEDIR/compile_simlib/questa"/>
<Option Name="CompiledLibDirIES" Val="$PCACHEDIR/compile_simlib/ies"/>
<Option Name="CompiledLibDirXcelium" Val="$PCACHEDIR/compile_simlib/xcelium"/>
<Option Name="CompiledLibDirVCS" Val="$PCACHEDIR/compile_simlib/vcs"/>
<Option Name="CompiledLibDirRiviera" Val="$PCACHEDIR/compile_simlib/riviera"/>
<Option Name="CompiledLibDirActivehdl" Val="$PCACHEDIR/compile_simlib/activehdl"/>
<Option Name="BoardPart" Val=""/>
<Option Name="ActiveSimSet" Val="sim_1"/>
<Option Name="DefaultLib" Val="xil_defaultlib"/>
<Option Name="ProjectType" Val="Default"/>
<Option Name="IPOutputRepo" Val="$PCACHEDIR/ip"/>
<Option Name="IPCachePermission" Val="read"/>
<Option Name="IPCachePermission" Val="write"/>
<Option Name="EnableCoreContainer" Val="FALSE"/>
<Option Name="CreateRefXciForCoreContainers" Val="FALSE"/>
<Option Name="IPUserFilesDir" Val="$PIPUSERFILESDIR"/>
<Option Name="IPStaticSourceDir" Val="$PIPUSERFILESDIR/ipstatic"/>
<Option Name="EnableBDX" Val="FALSE"/>
<Option Name="WTXSimLaunchSim" Val="87"/>
<Option Name="WTModelSimLaunchSim" Val="0"/>
<Option Name="WTQuestaLaunchSim" Val="0"/>
<Option Name="WTIesLaunchSim" Val="0"/>
<Option Name="WTVcsLaunchSim" Val="0"/>
<Option Name="WTRivieraLaunchSim" Val="0"/>
<Option Name="WTActivehdlLaunchSim" Val="0"/>
<Option Name="WTXSimExportSim" Val="2"/>
<Option Name="WTModelSimExportSim" Val="2"/>
<Option Name="WTQuestaExportSim" Val="2"/>
<Option Name="WTIesExportSim" Val="2"/>
<Option Name="WTVcsExportSim" Val="2"/>
<Option Name="WTRivieraExportSim" Val="2"/>
<Option Name="WTActivehdlExportSim" Val="2"/>
<Option Name="GenerateIPUpgradeLog" Val="TRUE"/>
<Option Name="XSimRadix" Val="hex"/>
<Option Name="XSimTimeUnit" Val="ns"/>
<Option Name="XSimArrayDisplayLimit" Val="1024"/>
<Option Name="XSimTraceLimit" Val="65536"/>
<Option Name="SimTypes" Val="rtl"/>
<Option Name="SimTypes" Val="bfm"/>
<Option Name="SimTypes" Val="tlm"/>
<Option Name="SimTypes" Val="tlm_dpi"/>
<Option Name="MEMEnableMemoryMapGeneration" Val="TRUE"/>
<Option Name="DcpsUptoDate" Val="TRUE"/>
2.算法涉及理论知识概要
16QAM全称正交幅度调制是英文Quadrature Amplitude Modulation的缩略语简称，意思是正交幅度调制，是一种数字调制方式。产生的方法有正交调幅法和复合相移法。
16QAM是指包含16种符号的QAM调制方式。
16QAM 调制解调原理方框图如右图1：
16QAM 是用两路独立的正交 4ASK 信号叠加而成，4ASK 是用多电平信号去键控载波而得到的信号。它是 2ASK 调制的推广，和 2ASK 相比，这种调制的优点在于信息传输速率高。
正交幅度调制是利用多进制振幅键控（MASK）和正交载波调制相结合产生的。
16 进制的正交振幅调制是一种振幅相位联合键控信号。16QAM 的产生有 2 种方法：
（1）正交调幅法，它是有 2 路正交的四电平振幅键控信号叠加而成；
（2）复合相移法：它是用 2 路独立的四相位移相键控信号叠加而成。
这里采用正交调幅法。
串/并变换器将速率为Rb的二进制码元序列分为两路,速率为Rb/2.2-4电平变换为Rb/2 的二进制码元序列变成速率为RS=Rb/log216 的 4 个电平信号,4 电平信号与正交载波相乘,完成正交调制,两路信号叠加后产生 16QAM信号.在两路速率为Rb/2 的二进制码元序列中,经 2-4 电平变换器输出为 4 电平信号,即M=16.经 4 电平正交幅度调制和叠加后,输出 16 个信号状态,即 16QAM.
RS=Rb/log216=RB/4.
2. 16QAM 解调原理
16QAM 信号采取正交相干解调的方法解调，解调器首先对收到的 16QAM 信号进行正交相干解调，一路与 cos ω c t 相乘，一路与 sin ω c t 相乘。然后经过低通滤波器，低通滤波器 LPF 滤除乘法器产生的高频分量，获得有用信号，低通滤波器LPF 输出经抽样判决可恢复出电平信号。
3.verilog核心程序
`timescale 1ns / 1ns
module TEST;
reg clk;
reg rst;
reg start;
wire [15:0]sin;
wire [15:0]cos;
wire signed[19:0] I_com;
wire signed[19:0] Q_com;
// DUT
tops_16QAM_mod top(
.clk(clk),
.rst(rst),
.start(start),
.sin(sin),
.cos(cos),
.I_com(I_com),
.Q_com(Q_com)
);
initial begin
clk = 0;
rst = 0;
start = 1;
#10;
rst = 1;
end
always #5
clk <= ~clk;
integer fout1;
integer fout2;
initial begin
fout1 = $fopen("II.txt","w");
fout2 = $fopen("QQ.txt","w");
end
always @ (posedge clk)
begin
if(rst==1)
begin
$fwrite(fout1,"%d\n",I_com);
$fwrite(fout2,"%d\n",Q_com);
end
end
Endmodule
