基于FPGA的QAM调制解调器设计与实现

第１６卷第４期　２０１１年８月　电路与系统学报　Ｊ０ＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＣＩＲＣＵＩＴＳ　ＡＮＤ　ＳＹＳＴＥＭＳ　ＶＯ１．１６　Ｎｏ．４　Ａｕｇｕｓｔ，２０１　１　

文章编号：１００７．０２４９（２Ｏｌ　１）０４—０１０３－０７　

基于ＦＰＧＡ的分数间隔预测判决反馈均衡器的设计与实现　

霍亚娟，　葛临东，　王彬　

（信息工程大学信息工程学院，河南郑州４５０００２）　

摘要。针对高阶ＱＡＭ信号，本文设计实现了一种基于ＦＰＧＡ的分数间隔预测判决反馈均衡器。前向滤波器采用　分数间隔结构，反馈部分采用预测结构，仍保持符号速率。该均衡器充分结合了分数间隔均衡器与预测判决反馈均衡　器的优势，能够消除由深衰落信道引起的严重码间干扰。同时，该均衡器采用简化后的双模式多模算法独立优化前向、　反馈滤波器，简化算法在获得较好的稳态性能同时，简化了ＦＰＧＡ实现。通过ＳＰＩＢ提供的微波信道测试表明，在ＦＰＧＡ　上实现的盲均衡器能够较好地完成对不同调制阶数ＱＡＭ信号的均衡。　关键词　盲均衡器；分数间隔；预测判决反馈；ＦＰＧＡ　中图分类号；ＴＮ９１１．５　文献标识码ｔ　Ａ　

１　引言　

在数字通信系统中，为了消除由通信信道有限带宽限制与多径传播等因素引起的码间干扰，接收　

端需要引入均衡技术。由于盲均衡技术不需要发送端发送训练序列，提高了频带利用率，因此得到了　

广泛应用。近年来，大量基于ＡＳＩＣ的ＱＡＭ解调器设计中引入了盲均衡器【ｌ　Ｊ。而基于ＦＰＧＡ的盲均衡　器与之相比，具有可重复编程、设计灵活、易于维护等优势Ｌ４　Ｊ。文献［４～６］基于ＦＰＧＡ设计实现的盲均　

衡器都采用常模类算法（ＣＭＡ）　］更新均衡器系数，对高阶ＱＡＭ信号稳态误差大。文献［７］在ＦＰＧＡ上　

设计实现了基于混合算法的适用于高阶ＱＡＭ信号的盲均衡器，但仅限于方型ＱＡＭ信号。　

本文针对高阶ＱＡＭ信号设计实现了一种基于ＦＰＧＡ的分数间隔预测判决反馈均衡器。该均衡器充　分结合了分数间隔均衡器与预测判决反馈均衡器的优势，能够消除由深衰落信道引起的严重码间干扰。　

Ｃｏｍｐｕ￣ｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ计算机工程与应用　２００８，４４（１２）８５　

一种高性能ＱＡＭ解调器的设计与实现　

李　庆，吴　川，邓运松，曾晓洋　

ＬＩ　Ｑｉｎｇ，ＷＵ　Ｃｈｕａｎ，ＤＥＮＧ　Ｙｕｎ－ｓｏｎｇ，ＺＥＮＧ　Ｘｉａｏ－ｙａｎｇ　

复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室，上海２０１２０３　

Ｓｔａｔｅ－Ｋｅｙ　Ｌａｂ　ｏｆ　ＡＳＩＣ　ａｎｄ　Ｓｙｓｔｅｍ，Ｆｕｄａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０１２０３，Ｃｈｉｎａ　Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｙｚｅｎｇ＠ｆｕｄａｎ．ｅｄｕ．ａｎ　

ＬＩ　Ｑｉｎｇ，ＷＵ　Ｃｈｕａｎ，ＤＥＮＧ　Ｙｕｎ－ｓｏｎｇ，ｅｔ　ａｌ￣ｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｉｇｈ－ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ＤＶＢ－Ｃ　ｄｅｍｏｄｕｌａｔｏｒ．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２００８，４４（１２）：８５－８７．　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｈｉｇｈ－ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ＤＶＢ－Ｃ　Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＱＡＭ）ｄｅｍｏｄｕｌａｔｏｒ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｂｙ　ａｄｏｐｔｉｎｇ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ａｎｄ　ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ　ＶＬＳＩ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ｔｈｉｓ　ｄｅｍｏｄｕｌａｔｏｒ　ａｃｈｉｅｖｅｓ　ｈｉｇｈ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ａｔ　

ｌｏｗ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｃｏｓｔｓ．Ｉｔ　ｓｕｐｐｏｒｔｓ　４／１６／３２／６４／１２８／２５６ＱＡＭ　ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎｓ　ｗｉｔｈ　ｓｙｍｂｏｌ　ｒａｔｅ　ｒａｎｇｉｎｇ　ｆｒｏｍ　１　ＭＳｐｓ　ｔｏ　７　ＭＳｐｓ．Ｔｈｅ　ｄｅｍｏｄ—　ｕｌａｔｏｒ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｌａｒｇｅ　ｃａｒｒｉｅｒ　ｏｆｆｓｅｔ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｒａｎｇｅ（￣７００　ｋＨｚ）ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ　ｔｈｅ　ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ　

基于SYSTEMVIEW的QAM调制与解调的仿真研究

随着无线通信技术的不断发展，调制解调技术在数字通信中起着至关重要的作用。其中，QAM（Quadrature Amplitude Modulation）调制方式是一种常用的调制技术，具有较高的数据传输速率和抗干扰能力。为了更好地理解和研究QAM调制与解调技术，本文将基于SYSTEMVIEW软件进行仿真研究。

1.系统模型搭建

首先，需要搭建QAM调制系统的仿真模型。在SYSTEMVIEW软件中，可以使用信号源模块生成基带信号，然后通过QAM调制器模块将基带信号调制成QAM信号。接收端则需要使用QAM解调器模块将接收到的QAM信号解调成基带信号，最后通过信号处理模块实现数据的处理和分析。整个系统包括了调制器、解调器、信号处理器等多个部分，相互协作完成信号的传输和处理过程。

2.仿真参数设置

在搭建系统模型之后，需要设置仿真参数以进行实验。主要包括QAM调制方式（如16QAM、64QAM等）、信号源的参数设置（如频率、幅度等）、信道的噪声模型（如加性高斯白噪声）、仿真时间等。通过调整这些参数，可以观察系统在不同条件下的性能表现，如误码率、信噪比等。

3.仿真实验分析

进行实验时，可以观察QAM信号在调制和解调过程中的波形、频谱等特征，同时还可以通过误码率曲线、信噪比曲线等指标来评价系统的性能。对于不同的QAM调制方式和信道条件，可以比较它们在传输效率和抗干扰能力上的区别，从而为实际应用提供参考。 4.优化与改进

在仿真实验的基础上，还可以进一步对系统进行优化和改进。例如，可以尝试不同的调制方式、信号处理算法、信道编解码方案等，以提高系统的性能和稳定性。通过反复的仿真和实验，可以逐步完善QAM调制系统，使其更适合现代通信需求。

综上所述，基于SYSTEMVIEW的QAM调制与解调的仿真研究能够帮助我们更深入地理解这一调制技术的原理和应用，为无线通信领域的研究和发展提供有益的参考和支持。希望通过不断地探索和实践，可以进一步推动QAM调制技术的发展，实现更高效、更可靠的数字通信系统。

张平凡 基于MATLAB的QAM调制解调实现

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基于MATLAB的QAM调制解调实现

学生姓名：张平凡 指导老师：吴志敏

摘 要 : 此次课程设计的主要内容为利用MATLAB集成环境下的M文件，编写程序来实现QAM的调制解调，，并绘制出解调前后的时域和频域波形及叠加噪声时解调前后的时频波形，根据运行结果和波形来分析该解调过程的正确性及信道对信号传输的影响。通过此次课设，我加深了关于正交调幅方面的理论知识，加强了MATLAB软件的操作能力，对以后的实验操作打下了基础。

此次课程设计，旨在提高自己的MATLAB软件编程能力，自学能力，对资料的收集.理解以及总结的能力。在此次课程设计中，我依托MATLAB为平台，编程实现QAM调制解调的实现，并将相关图形绘制出来，进一步巩固了对课本知识的理解。

关键词 : MATLAB; 正交振幅调制; 频谱利用率; 调制与解调;

1. 引 言

在现代通信中，提高频谱利用率一直是人们关注的焦点之一。近年来，随着通信业务需求的迅速增长，寻找频谱利用率高的数字调制方式已成为数字通信系统设计、研究的主要目标之一。为了提高其性能，人们对这些数字调制体制不断加以改进提出了多种新的调制解调机体。这些新的调制解调体制，各有所长分别在不同的方面有其优势。正交振幅调制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)就是一种频谱利用率很高的调制方式，正交振幅调制是二进制的PSK、四进制的QPSK调制的进一步推广，通过相位和振幅的联合控制，可以得到更高频谱效率的调制方式，从而可在限定的频带内传输更高速率的数据【1】。

通信原理通信工程的一门重要的专业课，调制与解调又是通信的精髓，调制就是 张平凡 基于MATLAB的QAM调制解调实现

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用基带信号去控制载波信号的某个或几个参量的变化，将信息荷载在其上形成已调信号传输，而解调是调制的反过程，通过具体的方法从已调信号的参量变化中将恢复原始的基带信号，QAM(正交振幅调制)是一种振幅和相位联合键控，在MPSK体制中，随着M的增大，相位相邻相位的距离逐渐缩小，使噪声容限随之减小，使误码率难于保证，为了改善在M大的噪声容限，发展出了QAM体制【2】。