QPSK调制解调及相关帧结构的实现

论文摘要

调制与解调是整个数字通信系统基带处理的基本组成部分，也基本上构建了数字通信系统的总体性能框架。其中，QPSK调制与解调是一种性能较好，易于实现且已广泛应用于实践的调制解调方式。本文将以QPSK调制解调的整个流程为依据，讨论其实现中面临的问题以及解决的方法。前半部分主要介绍基于蒙特卡罗模型的QPSK调制与解调的原理及流程，重点是无码间干扰的带限信号设计的原理和方法，其中包括成型滤波、内插与抽取、低通滤波、载波同步、匹配滤波、频偏估计与相位估计等。对工程中的帧结构的实现只作简要介绍。后半部分主要针对频偏估计和相位估计作详细讨论，频偏估计主要采用FFT测频的方法，并以Quartus‖为平台，用VHDL语言具体在FPGA上实现4096点FFT。对于相位估计，采用的是概率统计的求平均的方法来估计相位偏差，重点讨论取平均的符号个数不同与所取的相位偏差角分辨率不同对相位估计性能的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 硬件基础
• 1.3 课题研究的主要内容
• 1.4 论文的组织结构
• 2 通信中基带部分帧结构的实现
• 2.1 背景
• 2.2 编码中帧结构的实现
• 2.3 小结
• 3 QPSK调制与解调
• 3.1 数字通信的基本流程
• 3.2 调制方式的选择
• 3.3 QPSK调制与解调
• 3.3.1 QPSK调制映射
• 3.3.2 内插与抽取的原理和方法
• 3.3.3 脉冲成型
• 3.3.3.1 带限信道信号设计
• 3.3.3.2 成型滤波器的设计
• 3.3.4 接收滤波器的设计
• 3.3.5 定时
• 3.3.6 QPSK解调检测
• 3.4 小结
• 4 频偏估计
• 4.1 引言
• 4.2 锁相环实现频率同步
• 4.3 QPSK去频偏原理
• 4.4 FFT算法谱估计实现频偏估计
• 4.4.1 用FPGA实现FFT算法的优点
• 4.4.2 基—4FFT原理
• 4.4.3 4096点基—4FFT的实现
• 4.4.3.1 蝶形流图的实现方式
• 4.4.3.2 读写控制
• 4.4.3.3 蝶形计算
• 4.4.3.4 输出倒序调整
• 4.4.4 延时
• 4.4.5 量化
• 4.4.6 截位规则
• 4.4.7 4096点基—4FFT编程结果仿真
• 4.5 FFT测频的仿真
• 4.6 小结
• 5 相位偏差估计
• 5.1 相位偏差估计的原理
• 5.2 实现方法
• 5.3 ROM中相位偏差角的分辨率
• 5.4 求平均的M的选择
• 5.5 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献