FPGA数字信号处理：通信类I/Q信号及产生
各位大侠好！本期为大家带来宁夏李治廷的分享。 FPGA数字信号处理中的通信类I/Q信号及其产生机制将是我们重点探讨的内容，请各位大侠做好接收准备。
欢迎各位大侠一起切磋交流，共同进步。话不多说，上货。
加油
I/Q原理及优势
对于某些特定领域的学生而言，在学习通信系统时都具备一定的基础认识：他们知道在现代通信系统中对输入的模拟电信号进行处理时会将其分解为两个相互垂直的部分（即I分量和Q分量），这种技术被称为正交调制技术。在射频领域中遵循这一原则的具体做法是将低频基带信号与高频载波相结合以实现传输；传统的实现手段是利用乘法器完成这一过程
*cos(a)cos(b)=1/2[cos(a+b)-cos(a-b)]
然而这样做会引入两个冗余的信号频率。理想情况下,信号越纯净越好,它不仅对后续的插值、滤波和检波起到关键作用,而且还会导致无益地增加了不必要的频段,从而较为困难地去除另一个频率,并浪费宝贵资源。因此,该技术得以广泛应用于通信领域。
**Cos(a-b)=cos(a)cos(b)+sin(a)sin(b)
采用I/Q双路信号能够有效降低采样率，并非难以实现将信号表示为复数形式（即z=a+bi）。这种处理方式不仅使各分支路的采样率得到优化，在不影响系统性能的前提下减少了对ADC芯片的需求量。此外，在成本控制方面也表现出色：不仅降低了硬件开发成本，还减少了最终产品的制造费用。同时这种方案能够有效保持了原始信号的相位特性。
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FPGA中利用IP核实现I/Q信号的产生
Quartus支持使用DDIO IP核来接收高速ADC输入数据，并将其分别形成I/Q两路信号。相比在数据处理时采用截位方法生成I/Q数据而言，这种方案具有更高的效率和灵活性。
DDIO IP核（双倍数据速率IO）
DDIO（双数据率输入接口），IP核位于逻辑单元（LE）内，并实现了DDR寄存器的功能。本设计采用了一个名为DDIO_IN的新接口来完成一个DDR输入模块。该模块将在主参考时钟信号的上升沿和下降沿周期内捕获数据，并通过这种设计方式，在保持原有时钟频率的基础上实现了对数据传输速率的两倍提升。
当ADC配置为14位时，则需将数据总线的位宽设置为14bits，并配合异步清零功能；若不配置数据使能端口，则输入的第一个bit应在输入时钟下降沿被捕获；反之，则会在输入时钟上升沿被捕获。
使用DDIO IP配置时应特别注意OE（输出端）信号在芯片内部设置为低电平有效状态。然而，在QuartusII设计软件中，默认会通过内置机制对OE端进行反向处理以确保其输出高电平的有效性。如果需要调整，则可重新配置OE设置为低电平有效状态。
因此，在通信领域中广泛采用的是DDIO IP这一做法。它不仅具有较高的速度和准确性，在实现I/Q两路信号传输方面也表现出色，并能够直接传输至数字下变频（DDC）模块中进行处理。
大侠天赋异禀，本次交流到此结束，点到为止，有缘再见，告辞。