1.演算法模擬效果
vivado2019.2模擬結果如下（完整程式碼執行後無水印）：
設定SNR=8db
設定SNR=12db
和之前開發的普通16QAM調製解調系統相比，軟解調誤位元速率更低。
基於FPGA的16QAM基帶通訊系統,包含testbench,高斯通道模組,誤位元速率統計模組,可以設定不同SNR_基於fpga的實時套刻誤差測量系統的設計與實現-CSDN部落格
模擬操作步驟可參考程式配套的操作影片。
2.演算法涉及理論知識概要
16QAM軟解調是一種常用的數字調製解調技術，用於將接收到的16QAM調製的訊號轉換為原始資料。該技術結合了16種相位和振幅的調製方式，透過軟判決演算法對接收訊號進行解調，16QAM軟解調的系統原理是將接收到的16QAM調製訊號轉換為軟判決結果，從而恢復原始資料。軟解調是一種非硬判決的解調方法，它利用接收訊號的取樣值和相位資訊來判斷訊號所處的調製狀態，並對其進行解調。在16QAM軟解調中，接收訊號經過取樣後，透過比較取樣值和16個調製點的距離，選擇最近的調製點作為解調結果。
16QAM調製將每四個位元對映到一個複數點上，共有16種相位和振幅的調製方式。每個複數點對應一個調製符號，透過軟解調，我們可以確定接收到的訊號所對應的調製符號，進而推匯出原始資料。
設接收訊號的取樣值為$r$，我們需要透過比較$r$與16個調製點的距離，選擇最近的調製點。
以下是16QAM軟解調的具體步驟：
步驟1：接收訊號取樣
接收訊號經過抽樣過程，得到取樣值$r$。
步驟2：計算距離
計算取樣值$r$與每個調製點的距離$d_i$，其中$i=1,2,...,16$。距離可以使用歐氏距離或其他度量方法進行計算。
步驟3：選擇最近的調製點
選擇與取樣值$r$距離最近的調製點，記為$d_{\min}$，並記錄其索引$i_{\min}$。
步驟4：軟判決
根據索引$i_{\min}$，確定接收訊號對應的調製符號。根據調製符號，可以推匯出原始資料。
數學公式示例
以下是16QAM軟解調的數學公式示例：
對於接收訊號的取樣值$r$，與每個調製點的距離$d_i$可以計算為：
根據索引$i_{\min}$可以確定接收訊號對應的調製符號，並進一步推匯出原始資料。
實現16QAM軟解調的難點在於選擇合適的距離度量方法和判決閾值，以及在存在噪聲的情況下進行準確的判決。此外，還需要解決調製點的對映問題，確保軟解調能夠準確還原原始資料。 總結而言，16QAM軟解調是一種透過比較取樣值與調製點的距離，選擇最近的調製點來解調接收訊號的方法。透過軟解調，可以恢復原始資料並實現高效的資料傳輸。
3.verilog核心程式
// DUT
tops_16QAM_mod top(
.clk(clk),
.rst(rst),
.start(start),
.parallel_data(parallel_data),
.sin(sin),
.cos(cos),
.I_com(),
.Q_com(),
.I_comcos(I_com),//基帶方式輸出，即實際通訊中的複數模式
.Q_comsin(Q_com)
);
//加入通道
//實部
awgns awgns_u1(
.i_clk(clk),
.i_rst(~rst),
.i_SNR(i_SNR), //這個地方可以設定訊雜比，數值大小從-10~50，
.i_din(I_com),
.o_noise(),
.o_dout(I_Ncom)
);
//虛部
awgns awgns_u2(
.i_clk(clk),
.i_rst(~rst),
.i_SNR(i_SNR), //這個地方可以設定訊雜比，數值大小從-10~50，
.i_din(Q_com),
.o_noise(),
.o_dout(Q_Ncom)
);
wire signed[15:0]o_b1;
wire signed[15:0]o_b2;
wire signed[15:0]o_b3;
wire signed[15:0]o_b4;
tops_16QAM_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_b1(),
.o_b2(),
.o_b3(),
.o_b4(),
.o_sdout(o_sdout)
);
//4個bit同時統計誤位元速率
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_020m