A New High-Performance Digital FM Modulator and Demodulator for Software-Defined Radio and Its FPGA Implementation

Abstract

This paper deals with an FPGA implementation of a high performance FM modulator and demodulator for software defined radio (SDR) system. The individual component of proposed FM modulator and demodulator has been optimized in such a way that the overall design consists of a high-speed, area optimized and low-power features. The modulator and demodulator contain an optimized direct digital frequency synthesizer (DDFS) based on quarter-wave symmetry technique for generating the carrier frequency with spurious free dynamic range (SFDR) of more than 64 dB. The FM modulator uses pipelined version of the DDFS to support the up conversion in the digital domain. The proposed FM modulator and demodulator has been implemented and tested using XC2VP30-7ff896 FPGA as a target device and can operate at a maximum frequency of 334.5 MHz and 131 MHz involving around 1.93 K and 6.4 K equivalent gates for FM modulator and FM demodulator respectively. After applying a 10 KHz triangular wave input and by setting the system clock frequency to 100 MHz using Xpower the power has been calculated. The FM modulator consumes 107.67 mW power while FM demodulator consumes 108.67 mW power for the same input running at same data rate.

End to End Deep Neural Network Frequency Demodulation of Speech Signals

“…The aim of the PESQ score is to achieve high correlation with majority opinion score (MOS) tests for speech quality assessment as perceived by human beings. We compare the performance of proposed LSTM demodulator against the performance of conventional demodulator implementation from Matlab communication toolbox, which is based on [7]. In both cases, DNN and conventional demodulator, the modulated signal sample rate is set to 240 kHz and the frequency deviation is set to 75 kHz (United States standard).…”

Yazılım Tanımlı Radyo Tabanlı FM Demodülatör Tasarımı

“…Bu modülasyonda taşıyıcı işaretin frekansı merkez frekans olarak adlandırılır (Hatai ve Chakrabarti, 2011). Bilgi işaretinin genliği arttığında taşıyıcı işaretin frekansı merkez frekansının üzerinde, genliği azaldığında ise taşıyıcı işaretin frekansı merkez frekansının altında değerler alır.…”

“…Bunlar; karma demodulatör ve faz kilitlemeli çevrim (FKÇ) bazlı demodülatördür. (Hatai ve Chakrabarti, 2011), (Hatai ve Chakrabarti, 2009), (Rice, 2009), (Brito, 2007) Makalenin ikinci bölümünde tasarlanan sistemin yapısından, üçüncü bölümde sistemin nasıl gerçeklendiğinden ve son olarak dördüncü bölümde de sonuçlar anlatılmıştır.…”

“…Frekans modülasyonu taşıyıcı işaretin frekansının, bilgi işaretinin genliğindeki değişmelere bağlı olarak belirlenmiş bir merkez frekans etrafında arttırılması ve azaltılması ile gerçekleştirilir. Bu modülasyonda taşıyıcı işaretin frekansı merkez frekans olarak adlandırılır (Hatai ve Chakrabarti, 2011). Bilgi işaretinin genliği arttığında taşıyıcı işaretin frekansı merkez frekansının üzerinde, genliği azaldığında ise taşıyıcı işaretin frekansı merkez frekansının altında değerler alır.…”

Implementação de um Transmissor FM Totalmente Digital em FPGA

“…Em [1], o componente dedicado usado é um DDS (direct digital synthesizer), que gera o sinal modulado em FM e o tratamento em banda base é realizado por um FPGA. Outra estratégia de implementação é sintetizar os componentes do transmissor FM digital em FPGA e utilizar um circuito dedicado para a conversão D/A [2,3]. Tal estratégia possui uma significativa complexidade de implementação, dado que realizar o deslocamento para frequências RF no FPGA exige um valor elevado de frequência de amostragem.…”