基于MATLAB与FPGA的无线通信系统设计与仿真实现

资 源 简 介

本项目集成MATLAB仿真与FPGA硬件验证，实现无线通信系统的全链路设计，涵盖信号生成、QPSK调制解调、信道建模及性能分析，为通信算法开发提供软硬件协同验证平台。

详 情 说 明

基于FPGA的无线通信系统设计与MATLAB仿真实现

项目介绍

本项目结合MATLAB与FPGA技术，构建了一个完整的无线通信系统仿真与硬件验证平台。系统采用分层设计方法：MATLAB主要负责信号生成、调制解调算法设计、信道建模及性能分析；FPGA部分则实现核心通信算法的硬件加速，包括数字调制、滤波、变换等处理模块，并与ADC/DAC模块对接完成实时信号处理。通过MATLAB仿真与FPGA硬件实现的协同验证，本项目实现了从算法设计到硬件部署的全流程开发，为无线通信系统的快速原型验证提供了完整解决方案。

功能特性

• 完整通信链路实现：包含信号生成、调制、信道传输、解调、性能分析全流程
• 多调制方式支持：支持QPSK、16QAM等常用数字调制方案
• 硬件加速实现：FPGA实现FFT、FIR滤波等计算密集型算法硬件加速
• 实时信号处理：FPGA与ADC/DAC模块对接，支持实时信号采集与输出
• 性能分析工具：提供误码率(BER)与信噪比(SNR)性能曲线生成功能
• 协同验证平台：支持MATLAB仿真结果与FPGA硬件输出的对比验证

使用方法

MATLAB仿真部分

1. 运行主仿真脚本启动通信系统仿真
2. 设置调制参数、信道条件和测试数据源
3. 查看生成的时域/频域波形图和性能分析结果
4. 导出测试向量用于FPGA验证

FPGA硬件部署

1. 使用MATLAB生成的测试向量或ADC采集的真实信号作为输入
2. 综合并实现FPGA设计，下载到目标开发板
3. 通过DAC输出已调信号，使用示波器观测波形
4. 通过串口或以太网将解调数据传回MATLAB进行验证
5. 分析硬件资源利用率报告

系统要求

MATLAB环境

• MATLAB R2020a或更高版本
• 信号处理工具箱
• 通信工具箱

FPGA开发环境

• Vivado 2019.1或更高版本
• 支持Xilinx Artix-7或类似系列FPGA的开发板
• ADC/DAC扩展模块（如ADI高速数据转换器）

硬件配置

• 内存：8GB以上
• 存储空间：10GB以上可用空间
• 操作系统：Windows 10/11或Linux Ubuntu 18.04+

文件说明

主程序文件实现了无线通信系统的核心仿真流程，主要包括信号生成模块、调制解调处理单元、信道模拟环境以及系统性能评估功能。该文件负责整合各个通信子系统，执行完整的基带处理链路仿真，生成调制前后的信号波形对比图，计算并展示系统的误码率性能曲线，同时产生用于FPGA硬件验证的测试向量数据文件。通过该文件的执行，用户可以全面评估通信算法在不同信道条件下的性能表现。