在万物互联的大背景下,特别是面向低功耗广域网的无线通信系统,适用于GFSK和PSK的通用调制解调系统因其模块共用在有限的硬件资源下实现了系统的多功能性,有助于降低通信系统的成本、功耗,具有重要的研究价值。随着广域组网对覆盖范围的要求不断提升,提高通信设备的解调误码率性能愈发重要,但硬件系统低成本、低功耗的要求制约着系统复杂度。本文面向LPWAN基于GFSK和PSK通用调制解调系统,以提高系统解调误码率性能、降低算法计算复杂度、减小硬件资源消耗为目标,搭建了发射机组包调制信号成型到接收机信号解调整个物理层仿真环境,并对发射调制与接收解调算法进行改进设计;在完成算法设计的基础上对发射调制与接收解调各个模块进行硬件设计,最终通过FPGA开发验证平台进行验证。本文的主要创新点如下:1.提出了GFSK、PSK系统通用基带调制解调架构。在GFSK系统发射端架构上增加PSK相位映射支路,在接收端改变相位补偿阈值实现PSK系统相位域解调,得到通用基带调制解调架构。为了减小系统硬件资源消耗,降低系统复杂度,硬件上通过使能存异模块支路实现余下模块的共用。为了进一步减少硬件资源消耗,通过配置不同的使能信号控制Cordic的旋转模式,实现了预存储旋转角与全部三条关键路径的共用分别实现了相幅转换与正交鉴相功能;2.提出了基于数据包检测算法的二级频偏估计补偿算法。为了减少模块中数据包检测算法互相关计算时的硬件资源消耗,设计了本地相关序列采用过采样插值零的计算方法,并通过加法运算实现互相关计算,相对传统原数据过采样插值方法硬件消耗减少一半以上。同时在数据包检测模块置位标志的控制下分别使能一级二级相位偏移补偿支路,既实现了在有效数据包到来之前失能后续支路降低系统功耗,又实现了有效数据包到来之后相位偏移值的精确估计,进而提高系统解调误码率性能;3.提出了相位奇点补偿算法。为了提高低信噪比时系统解调误包率、误码率性能,在二级相位偏移估计补偿算法的基础上引入了相位奇点补偿算法,在数据包同步信号使能后,通过条件判定对在低信噪比下因噪声干扰导致相位过映射的点进行反符号补偿得到较理想的待解调相位信号,硬件上通过比较取补加法实现,结构较简单;4.首次提出了适用于GFSK系统的基于维特比算法思想的相位域Viterbi解调算法。相对于阈值判定法,该算法因采用累计度量值的最大似然判定得到幸存路径,解调误码率性能更好。相对于幅数域Viterbi解调算法,因采用取补加法求模的方式计算路径增量,相对乘法计算方式降低了计算复杂度,减少了硬件资源消耗。在硬件实现时,通过失能片选信号未对应的路径增量计算模块输出满量程信号在后续的最小值比较中仍可以得到正确的幸存路径索引值,减少了控制逻辑的复杂性,同时保证了系统功能的正确实现;