基于软件无线电的16QAM调制解调器设计与FPGA实现

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项向下设计思想；采用硬件描述语言VerilogHDL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。

目录

文摘

英文文摘

声明

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