基于16QAM的宽带可变速率调制解调器研究与实现

摘要

无线通信技术的快速发展使每个通信设备的可用带宽骤减，频谱资源变得极为宝贵，研究高频谱利用率的调制解调技术具有极为重要的意义。认知无线电技术是提高频谱利用率的新思路，调制解调可以根据信道的状况和所需带宽适时改变调制带宽，利用空闲频谱资源。与其它调制方式相比QAM有更高频谱利用率，因此结合认知无线电的宽带QAM调制解调能进一步提高频谱利用率。
　　本论文首先论述了QAM调制解调基本原理、星座映射性能、载波同步理论和软件无线电基本理论中的采样定理、抽取内插基本理论。
　　其次研究了宽带QAM调制解调的关键技术，宽带调制的关键技术包括宽带信号成形滤波和数字上变频中的变内插因子内插滤波；宽带自适应解调的关键技术包括的波特率估计、数字下变频中的变抽取因子抽取滤波和采样判决。宽带成形滤波研究中阐述了Farrow结构滤波器，并提出用于任意带宽成形的基于最小二乘法拟合的定长变带宽Farrow结构滤波器。
　　然后用MATLAB仿真设计了信号速率8Kbps~16.384Mbps可变，即调制带宽2KHz~4.096MHz可变的自适应QAM调制解调系统各部分参数，包括平方根升余弦成形滤波器系数和变内插因子多级内插滤波器系数，并对 costas环、波特率估计算法和样点判决算法的性能进行了仿真。
　　最后在 FPGA上实现了宽带调制解调的关键模块，包括时钟管理模块，分布式结构实现的成形滤波器模块、宽带数字上变频模块、宽带数字下变频模块、波特率估计模块和样点判决模块，并对关键信号作了测试分析。
　　本论文通过算法研究与仿真，在FPGA上实现了信号速率8Kbps~16.384Mbps可变，调制带宽2KHz~4.096MHz可变，速率和带宽可变级数为12级，中频频率16.384MHz的变带宽QAM调制解调器，经过示波器、频谱仪和Quatuas中Signaltap分析仪的观测，验证了调制解调的带宽变化特性与自适应解调特性。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 数字调制解调的发展与现状

1.3可变带宽调制解调技术

1.4主要工作

第二章 数字QAM调制与软件无线电基本理论

2.1 QAM调制解调原理

2.2软件无线电理论

2.3 本章小结

第三章 宽带QAM调制解调关键技术研究

3.1宽带QAM调制关键技术

3.2宽带QAM解调关键技术

3.3 本章小结

第四章 可变带宽QAM调制解调系统设计

4.1 调制系统的设计

4.2 宽带自适应解调系统的设计

4.3本章小结

第五章 宽带QAM调制解调关键技术FPGA实现

5.1 调制模块的FPGA实现

5.2 解调模块的FPGA实现

5.3 调制解调系统测试

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

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