论文题目: 高速QAM解调器的算法及VLSI实现研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 电路与系统
作者: 田骏骅
导师: 章倩苓
关键词: 解调器,正交幅度调制,载波恢复,自适应均衡器,盲均衡,信道分析,码定时恢复,算法映射,设计
文献来源: 复旦大学
发表年度: 2005
论文摘要: 在数字化时代对巨大信息量传输的迫切需求下,各种现代调制解调技术都在追求可靠的高速数据传输。数字通信技术的发展使得各种通信应用呈现出相互融合的趋势,比如电话网、有线电视网与Internet的“三网合一”趋势。要在同一传输信道中实现诸多通信应用,需要节约有限的频谱资源,提高频谱利用率,实现高速数据传输,因而宽带数据通信是当前重要的研究热点之一。 正交幅度调制(QAM)技术频谱利用率高、抗噪性能强,从而广泛应用于高清数字电视广播、Cable Modem、VDSL及数字微波传输等宽带通信领域。对于数字有线电视广播的应用,采用QAM技术可以在一路8MHz/6MHz频道中传输一套高清数字电视或2—4套标清数字电视节目。 在QAM通信系统中,高性能解调器是保证高速数据传输的关键。数字通信技术、集成电路设计技术及半导体制造技术的发展使得在单芯片上实现高速QAM解调器成为可能。高速QAM解调器的实现不仅需要稳定的高性能解调算法,而且需要将解调算法映射到超大规模集成电路(VLSI)结构,并完成电路优化设计。研究高速QAM解调器的算法及VLSI实现不仅具有学术理论意义,而且是我国自主研发此类通信系统的重要关键。 本文主要研究高速QAM解调器的算法及其VLSI结构优化与实现。本文的解调算法采用全数字实现,保证了算法的稳定性,同时对算法进行改进提高了性能。在完成解调算法到VLSI结构的映射过程中,综合考虑了电路的面积、速度与功耗,优化了整体性能。 本文的主要工作包括: 1、系统分析全数字QAM解调器的体系结构。首先研究了QAM解调器中决定性能的四个关键环路,并分析这四个关键环路之间的相互影响。通过系统建模的方法分析得出盲解调过程的具体步骤及四个关键环路的具体参数要求。 2、分析了影响QAM解调算法性能的关键因素,在此基础上着重研究了载波频偏与信道失真的重要影响,提出一种结合均衡的载波恢复混合算法与结构。随后针对高阶QAM信号的特点,在改进的载波恢复环路中增加了一种对噪声不敏感的新的鉴频器。上述方法显著提高了载波恢复环路的性能,而电路面积的增加非常有限。 3、分析了传输信道对QAM解调器性能的影响,提出了一种改进的双模式自适应均衡算法,使均衡器可在各种信道情况下获得稳定的性能。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 数字调制解调技术
1.1.1 现代调制解调技术
1.1.2 QAM调制解调原理
1.2 高速数据传输与QAM
1.3 高速QAM解调器
1.3.1 高性能全数字解调算法
1.3.2 解调算法的VLSI实现
1.3.3 相关研究工作
1.4 论文工作及结构安排
参考文献
第二章 QAM解调器体系结构
2.1 全数字QAM解调器结构
2.2 QAM解调器的四个关键环路
2.2.1 自动增益控制
2.2.2 码定时恢复
2.2.3 载波恢复
2.2.4 自适应均衡
2.3 解调算法性能分析
2.3.1 影响数据传输速度的因素
2.3.2 QAM的抗噪声性能
2.3.3 高阶QAM的性能
2.3.4 传输信道的影响
2.3.5 各环路之间的相互影响
2.4 本文设计的高速QAM解调器结构
2.4.1 设计规范
2.4.2 关键环路
2.4.3 其它功能模块
2.4.4 整体架构
2.5 小结
参考文献
第三章 高性能载波恢复环路
3.1 载波恢复原理与结构
3.1.1 载波恢复原理
3.1.2 载波恢复环路的基本结构
3.1.3 载波恢复算法
3.2 高性能载波恢复算法与结构
3.2.1 载波频偏与信道失真的相互影响
3.2.2 结合均衡的载波恢复混合算法
3.2.3 混合算法切换条件的分析
3.2.4 载波恢复与均衡的混合结构
3.3 载波恢复环路的性能分析与比较
3.3.1 64QAM模式
3.3.2 256QAM模式
3.3.3 1024QAM模式
3.3.4 性能比较
3.4 载波恢复环路的VLSI设计
3.5 小结
参考文献
第四章 自适应均衡器设计
4.1 信道均衡
4.1.1 自适应均衡原理
4.1.2 Cable信道模型
4.2 双模式自适应均衡
4.2.1 盲均衡算法
4.2.2 盲均衡性能分析
4.2.3 改进的双模式均衡
4.2.4 均衡算法的性能分析
4.3 自适应均衡器的VLSI设计
4.3.1 判决反馈结构
4.3.2 复数均衡器
4.3.3 抽头系数更新
4.3.4 可配置抽头结构
4.4 小结
参考文献
第五章 QAM解调算法实现的验证
5.1 QAM解调器的芯片实现
5.1.1 数字解调部分的FPGA验证
5.1.2 QAM解调器的VLSI实现
5.2 QAM解调器芯片测试方案
5.2.1 芯片验证平台
5.2.2 芯片功能验证
5.2.3 性能测试对系统的要求
5.3 测试结果及分析
5.3.1 载波频偏与波特率偏移的测试
5.3.2 解调器的抗噪声性能
5.4 小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
发布时间: 2005-09-19
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