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QAM调制解调技术研究及其FPGA实现

作　者: 朱泳霖
导　师: 罗桂娥
学　校: 中南大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 正交振幅调制调制解调 Simulink 现场可编程逻辑门阵列
分类号: TN911.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 737次
引　用: 2次
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内容摘要

正交振幅调制(QAM)技术有着非常广泛的应用范围,不仅在移动通信领域应用,而且在有线电视传输、数字视频广播卫星通信(DVB-S)等领域也都得到广泛应用。QAM调制技术之所以得到如此广泛的应用,在于它具有很高的频带利用率,这在带宽资源不是很丰富的移动通信和卫星通信中更显现出该调制技术的优越性。本文在对QAM调制解调的基本原理、调制端的基带成形理论和解调端的载波同步理论进行深入研究的基础上,通过Matlab软件的Simulink仿真平台实现了16QAM调制解调系统的建立及实验验证。之后利用Xilinx公司的ISE 9.li软件加载ModelSim6.1b作为软件开发环境,设计并实现了16QAM调制解调系统的伪随机序列发生器、星座映射、基带成形滤波器、载波信号发生器、载波恢复环路和星座逆映射等关键模块。其中基带成形滤波器选择平方根升余弦滤波器,采用分布式(DA)算法实现,可以有效的节约FPGA硬件资源；关于载波信号发生器的设计,本文采取数字坐标旋转(CORDIC)算法实时计算正余弦值的方法,替代传统DDS采用的正弦查表来实现DDS中相位幅度的转换,可以很好的克服DDS中使用ROM表时产生的相位截断误差,极大的提高了DDS的频率和相位分辨率,并显著地节省了FPGA的内部资源；载波恢复则采用通用科斯塔斯环法,这种环路结果简单且容易实现。本文采用Verilog硬件描述语言对16QAM调制解调系统中的关键模块进行RTL级描述,完成了功能上的仿真验证,通过对比验证了设计的正确性,为下一步的硬件实现打下了很好的基础。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 课题研究背景及意义  7-9
    1.1.1 调制在通信系统中的作用  7
    1.1.2 数字调制解调技术现状与发展  7-8
    1.1.3 FPGA在数字通信领域的应用优势  8-9
  1.2 课题国内外研究现状  9-11
  1.3 论文的内容安排  11-13
第二章 QAM调制解调理论研究  13-26
  2.1 QAM调制原理  13-21
    2.1.1 QAM调制的基本原理  13-16
    2.1.2 基带成形理论  16-21
  2.2 QAM解调原理  21-25
    2.2.1 QAM解调的基本原理  21-22
    2.2.2 载波同步理论  22-25
  2.3 本章小结  25-26
第三章 QAM调制解调系统的Simulink仿真  26-37
  3.1 16QAM调制端的Simulink仿真  26-31
  3.2 16QAM解调端的Simulink仿真  31-35
  3.3 本章小结  35-37
第四章系统关键模块在FPGA中的设计与实现  37-59
  4.1 16QAM调制解调系统框图  37-39
    4.1.1 16QAM调制器框图  37
    4.1.2 16QAM解调器框图  37-39
  4.2 伪随机序列  39-41
    4.2.1 伪随机序列原理  39-40
    4.2.2 伪随机序列发生器的设计  40-41
  4.3 星座映射  41-43
  4.4 脉冲成形滤波器  43-50
    4.4.1 有限长冲激响应数字滤波器的实现方法  43-47
    4.4.2 脉冲成形滤波器的设计与实现  47-50
  4.5 载波调制模块  50-53
    4.5.1. CORDIC算法原理  50-51
    4.5.2. CORDIC算法的硬件实现结构  51-52
    4.5.3. 基于CORDIC算法的载波调制实现  52-53
  4.6 载波恢复  53-56
  4.7 星座逆映射  56-58
  4.8 本章小结  58-59
第五章总结与展望  59-61
  5.1 总结  59
  5.2 展望  59-61
参考文献  61-64
附录  64-71
  附录一伪随机序列发生器实现及测试代码  64-66
  附录二星座映射实现代码  66-69
  附录三科斯塔斯环载波恢复模块RTL电路框图  69-70
  附录四调制端RTL级结构图  70-71
致谢  71-72
攻读学位期间主要研究成果  72

QAM调制解调技术研究及其FPGA实现

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