基于CORDIC算法2FSK调制器的FPGA设计

摘要：频移键控(FSK)是用不同频率的载波来传递数字信号，并用数字基带信号控制载波信号的频率。提出一种基于流水线CORDIC算法的2FSK调制器的FPGA实现方案，可有效地节省FPGA的硬件资源，提高运算速度。最后，给出该方案的硬件测试结果，验证了设计的正确性。
关键词：移频键控；调制器；CORDIC算法；FPGA

0 引言
频移键控(FSK)是用不同频率的载波来传送数字信号，并用数字基带信号控制载波信号的频率。具有抗噪声性能好、传输距离远、误码率低等优点。在中低速数据传输中，特别是在衰落信道中传输数据时，有着广泛的应用。传统上以硬件实现载波的方法都是采用直接频率合成器(DDS)实现。但是DDS传统的实现方式是基于查找表思想，即通过查找预先存储的正余弦表来产生需要的正余弦值。当频率、精度要求越高，需要存储的值也就越多，考虑FPGA的RAM资源有限，传统的DDS实现方式就有了应用瓶颈。因此导致开发成本过高，甚至无法实现，不适合现代通信系统的发展。
本文提出了应用CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)算法实时计算正弦值的方案，并基于CORDIC算法在FPGA芯片上设计了2FSK调制器。这不仅能够节省大量的FPGA逻辑资源，而且能很好地兼顾速度、精度、简单、高效等方面。

1 CORDIC算法原理及结构
1．1 CORDIC算法原理
CORDIC算法是由J．Volder于1959年提出的。该算法适用于解决一些三角学的问题，如平面坐标的旋转和直角坐标到极坐标的转换等。C-ORDIC算法的基本思想是通过一系列固定的、与运算基数有关的角度的不断偏摆以逼近所需的旋转角度。从广义上讲，CORDIC方法就是一种数值计算的逼近方法。该算法实现三角函数的基本原理如图1所示。

设初始向量(x0，y0)逆时针旋转角度θ后得到向量(xn，yn)，如图1所示。则：