基于软件无线电的16QAM调制解调器设计与FPGA实现

基于软件无线电的16QAM调制解调器设计与FPGA实现

论文摘要

本文将高效数字调制方式QAM和软件无线电技术相结合,在大规模可编程逻辑器件FPGA上对16QAM算法实现。在当今频谱资源日趋紧缺的情况下有很大现实意义。论文对16QAM软件实现的基础理论,带通采样理论、变速率数字信号处理相关抽取内插技术做了推导和分析;深入研究了软件无线电核心技术数字下变频原理和其实现结构;对CIC、半带等高效数字滤波器原理结构和性能作了研究;16QAM调制和解调系统设计采用自顶向下设计思想;采用硬件描述语言Verilog HDL在EDA工具QuartusII环境下实现代码输入;对系统调试采用了算法仿真和在系统实测调试相结合方法。论文首先对16QAM调制解调算法进行系统级仿真,并对实现的各模块的可行性仿真验证,在此基础上,完成了调制端16QAM信号的时钟分频模块、串并转换模块、星座映射、8倍零值内插、低通滤波以及FPGA和AD9857接口等模块;解调器主要完成带通采样、16倍CIC抽取滤波,升余弦滚降滤波,以及16QAM解码等模块,实现了16QAM调制器;给出了中频信号时域测试波形和频谱图。本系统在200KHz带宽下实现了512Kbps的高速数据数率传输。论文还对增强型数字锁相环EPLL的实现结构进行了研究和性能分析;

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 软件无线电概述
  • 1.2 数字调制解调技术的概要
  • 1.3 本文内容概要
  • 第二章 软件无线电相关技术
  • 2.1 带通采样和多速率信号处理
  • 2.1.1 带通采样理论
  • 2.1.2 多速率信号处理
  • 2.2 数字下变频技术
  • 2.2.1 数字NCO
  • 2.2.2 低通滤波器
  • 第三章 16QAM调制解调理论
  • 3.1 16QAM调制原理
  • 3.1.1 QAM信号原理
  • 3.1.2 16QAM星座图参数分析
  • 3.1.3 16QAM调制实现的软件无线电框图
  • 3.2 16QAM解调原理
  • 3.2.1 16QAM信号解调原理
  • 3.2.2 16QAM解调的软件无线电框图
  • 3.2.3 载波同步技术
  • 第四章 16QAM调制解调器的FPGA设计、实现
  • 4.1 16QAM调制解调器实现软硬件环境
  • 4.1.1 16QAM实现的硬件环境
  • 4.1.2 系统设计实现的EDA工具
  • 4.2 16QAM调制器的FPGA实现
  • 4.2.1 系统采用的帧结构
  • 4.2.2 星座映射部分实现
  • 4.2.3 内插和成型滤波器的设计和实现
  • 4.2.4 FPGA与AD9857 接口模块的实现
  • 4.2.5 16QAM调制系统测试结果
  • 4.3 16QAM解调器的FPGA实现
  • 4.3.1 欠采样的实现
  • 4.3.2 数字下变频模块的实现
  • 4.3.3 CIC抽取和低通滤波的实现
  • 4.3.4 匹配滤波器和峰值检测器的设计与实现
  • 4.3.5 星座反映射模块的设计与实现
  • 4.3.6 解调器的FPGA实现部分小结
  • 第五章 16QAM相干解调与自适应设计
  • 5.1 16QAM相干解调设计
  • 5.1.1 16QAM解调环
  • 5.1.2 方型16QAM载波同步中的检相器设计
  • 5.1.3 EPLL技术与仿真
  • 5.2 自适应调制方案
  • 5.2.1 自适应策略
  • 5.2.2 自适应的框图
  • 5.2.3 信噪比估计算法
  • 结束语
  • 致谢
  • 研究成果
  • 参考文献
  • 相关论文文献

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