EDSL系统中自适应MQAM调制器的研究及FPGA实现

摘要

以太数字用户线(Ethernet Digital Subscriber Line，EDSL)结合了两大通信技术(DSL和Ethernet)的精华，可以在双绞线上实现高速的数据传输，有效的解决了通信网络中的“最后一公里”问题。为了实现高质量的数据传输，EDSL使用了自适应调制技术，它通过研究信道的信噪比(SNR)等参数动态地改变调制方式，从而有效地改善误比特率和提高信息传输速率。 本文的主要研究对象是EDSL系统中的自适应多进制正交振幅调制(Multiple Quadrature Amplitude Modulation，MQAM)模块。首先概述了EDSL系统的基本结构及特点，详细说明了EDSL收发器单元(ETU)的工作过程，论述了变速率MQAM在EDSL系统中的具体应用。然后，研究了MQAM的基本原理及系统的组成结构，并重点分析了自适应调制的原理和调制参数的选择。在此基础上，提出了一种适用于EDSL系统的可变符号率、可变星座点数的全数字MQAM调制器的实现方案。 采用美国Altera公司推出的快速FPGA开发环境DSP Builder作为设计工具，介绍了在该环境下进行数字系统设计的一般方法。对MQAM调制器的主要模块(包括扰码、串并转换、差分编码、星座映射、内插器、脉冲成型滤波、载波发生器)进行了深入研究和算法上的改进之后，利用该方法对MQAM的各个功能模块进行了建模设计。仿真分析证明，该方法极大的简化了硬件实现流程，开辟了一条新的DSP处理器及系统的设计方法，为设计具有自主知识产权的DSP处理芯片做了有意义的尝试。 本文设计的MQAM调制系统的通信指标参数如下：系统的调制方式采用QPSK、16QAM、64QAM；传输比特率不低于125kbps；中频载波为62.5kHz～1666.67kHz，共12级；基带成形滤波器采用滚降系数为0.3。接口设置为：单路码流串口输入，单路已调模拟信号输出，调制方式和DDS控制字均可设置。本系统不需要改变硬件和软件结构，只需要改变系统时钟，就可以实现调制方式和符号率的改变。另外，本文介绍的MQAM设计方法也适用于其他系统的调制应用。 最后，本文对研究工作的继续深入进行提出了设想。

目录

文摘

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1前言

1.1课题背景和来源

1.2国内外研究状况及趋势

1.3课题研究的目的和意义

1.4论文的主要工作和工作安排

2 EDSL系统概述

2.1接入网

2.2 EDSL技术

2.2.1总体介绍

2.2.2基本特征

2.2.3技术特点

2.2.4工作原理

2.2.5 ETU模型

2.3本章总结

3 MQAM调制技术的基本理论

3.1现代数字调制技术

3.1.1几种高效率的数字调制方式

3.1.2 EDSL调制方式的选择

3.2 MQAM原理

3.2.1 MQAM概念

3.2.2星座图

3.2.3 MQAM调制解调一般原理

3.3全数字MQAM框图

3.4变速率MQAM

3.5本章总结

4全数字MQAM调制器各模块的FPGA设计

4.1现场可编程门阵列—FPGA

4.1.1 FPGA概述

4.1.2 STRATIX EP1S20芯片简介

4.2 MQAM各模块的设计

4.2.1 DSP Builder软件简介

4.2.2扰码器

4.2.3串并转换

4.2.4差分编码

4.2.5星座映射

4.2.6脉冲成型滤波器的设计

4.2.7 DDS设计

4.3本章总结

5自适应MQAM调制器的总体设计

5.1自适应MQAM调制

5.1.1自适应调制原理

5.1.2判决门限

5.1.3可变符号率的实现

5.1.4 MQAM调制器各部分工作时钟

5.1.5自适应MQAM调制方案

5.2 MQAM的层次化模块设计

5.3模块综合的情况

5.4仿真与验证

5.5本章总结

6总结与展望

6.1全文工作总结

6.2 工作展望

参考文献

致谢

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