3 64QAM调制器系统设计 表中数据由所有固定系数(^。，h。，…，IIl。。)的所有加的组 合构成(和用sumb表示，b∈Eo，B一13)，那么，用N位输 图1给出了全数字实现的64QAM调制器的电路原 人数据构成的N位地址去寻址LUT，如果N位都为1，则 理结构。除D／A变换外，每个功能模块都用FPGA实现。 LUT的输出是N位系数的和，如果N位中有0，则其对应 扰码、串并转换和差分编码采用原理图的方法进行设计， 的系数将从和中去掉。这样乘加运算就变成了查表操作。 电平转换及星座图映射采用查表法(LUT)进行设计。本 整数乘以26可以通过左移b位实现。 设计的难点为成形滤波器和基于DDS的正交调制器实 对于本系统，码元速率为25．92 Mbaud，滚降系数选 现，下面重点描述成形滤波器和基于DDS的正交调制器 取为0．5，抽头个数取N一16，抽头系数精度取10 b，输入 的实现方法。 数据为4 b，输出精度取9 b。仿真结果如图2所示。 图1数字64QAM调制器组成框图 3．1 成形滤波器的设计 为了让信号在带限的信道中传输，提高频谱利用率， 通常在发送端把信号经过成形滤波器进行带限，由此就会 引入码间干扰。为有效地减少码间干扰，按照最佳接收理 论，收发基带滤波器应共轭匹配，设计时收发基带滤波器 采用均方根升余弦滚降滤波器即能满足要求。 在实际电路设计中采用具有线性相位的FIR滤波器 来实现均方根升余弦滚降特性的成形滤波器。一个N阶 FIR滤波器的差分方程表达式为： f1 ．芒鲢陋j酗曩 J …～f 晴 r一一 r广。 }。 ‘{ 5 。凡 p 积 ，， 、心 ．几、 ．．?。、、j 。^。 漱 I哦 (b)滤波后输入信号搜频带煳 图2仿真结果 I I f B Ⅸ E E F N--l y(，2)一≥：h(k)x(n一惫) I一0 (4) 从图2可以看出：码元速率为25．92 Mbaud的基带信 线性相位的FIR滤波器的系数是偶对称或奇对称的， 利用系数的对称性可减少乘法器的数量，本系统采用N 号经成形滤波后，频谱被限制在20 MHz范围内。 3．2 正交调制器的设计 为偶数且系数偶对称的线性相位的FIR滤波器。滤波器 经成形滤波后的两路基带信号分别对DDS(Direct 系数是一个固定的值，根据均方根升余弦的冲击响应特 Digital Synthesizer)产生的两路正交的载波进行调制，然 性，利用Matlab软件可直接生成FIR数字滤波器系数 后进行矢量相加形成调制信号输出。DDS的FPGA实现 h。(七一0，1，…，N一1)。所以滤波器的乘法都是固定系数 框图如图3所示。 的乘法。 本设计采用分布式算法(DA)原理，利用FPGA查找 表代替乘法器来实现FIR滤波器，其基本思想如下： 假设输入信号数据位为B位，则滤波器在竹时刻的第 k个输入为： B—l zI(竹)=∑z*26 ‘b。。=——O 其中，z。∈Fo，1-1，若滤波器的阶数为N，抽头系数为h。(点 一0，1，…，N一1)，则输出信号为： ／q-I N--I B一1 j，(行)一∑h以(，1)一∑h。∑z。26 I；o B-1广№l ^=0 6；O B．1 ==∑{∑h。jc。126==∑sumb·26 b=O b=0 L llO (5) 1 J 从式(5)可以看出，FIR滤波器中乘加单元的运算是 算法核心。如果建立一个查找表(Look Up Table，LUT)， 1 4 图3 DDS的实现框图 DDS的基本原理是利用采样定理，利用查找表法产生 波形。相位累加器是DDS系统的核心部分，每来一个时 钟脉冲，累加器将频率控制字M与相位寄存器输出的累 加相位数据相加，把相加后的结果送至相位寄存器的数据 输入端；相位寄存器将累加器在上一个时钟作用后所产生 的新相位数据反馈到累加器的输入端，以使累加器在下一 个时钟的作用下继续与频率控制数据相加。这样，相位累 加器在参考时钟的作用下，进行线性相位累加，当累加器 

累加满量时就会产生一次溢出，完成一个周期性的动作， 其正交性也完全可以得到保证，但由于存储精度的影响， 这个周期就是DDS合成信号的一个频率周期，累加器的 存在量化误差。 溢出频率就是DDS输出的信号频率。 用相位累加器输出的数据作为波形存储器(ROM)的 相位取样地址，这样就可以把存储在波形存储器内的波形 抽样值经查找表查出，完成相位到幅值转换。ROM设计 的关键问题是进行初始化，就是将正弦波的二进制幅度码 按一定的格式输入到存储器初始化(．mif)文件，此文件可 以C语言或者Matlab语言程序生成。 DDS系统输出信号的频率为^一工一t×M／2”，频率 图4 DDS输出波形图 分辨率为Af=工。。／2Ⅳ，当M一2“时，DDS最高的基波合 成频率为，o。，一工难／2。对于本系统，时钟频率工m一 155．520 MHz，N取12。仿真结果如图4所示。 由于两个正交本振的形成是通过Matlab运算得到的 查找表，所以由DDS得到的载频不存在幅度差异，理论上 4系统设计与仿真 根据以上各模块单元的设计，构成64QAM调制器的 顶层文件如图5所示。运用QuartusⅡ及Matlab软件实 现64QAM调制器仿真，仿真结果如图6所示。 图5 64QAM调制器的顶层模块图 参考文献 E13于风云，张平．QAM调制与解调的全数字实现EJ3．现代电 子技术，2005，28(3)：53—55． E23 Webb W T，Hanzo L．Modern Quadrature Amplitude Modu— lation Principles and Application for Fixed and Wireless Communications[M1．Psscataway，NJ：IEEE Press，1994． [33傅海阳．SDH数字微波传输系统[M]．北京：人民邮电出版 社，1998． 图6 64QAM调制波形图 [41潘松，黄继业．EDA技术实用教程[M]．北京：科学出版 5结 语 本文介绍了用FPGA实现全数字高阶QAM调制器 的思想和方法，采用原理图和Verilog语言，用可编程芯片 StratixⅡ系列中的EP2S30F484C3实现了整个设计，结果 表明符合设计要求。为进一步的研究和设计全数字高阶 社，2002． [53 Vesma Jussi，Saramaki Tapio．Interpolation Filters with Ar- bitrary Frequency Response for All—digital Receivers[J]， IEEE，1996：568—571． [61王旭东，潘广桢．Matlab及其在FPGA中的应用[M]．北京： 国防工业出版社，2006． [73褚振勇，翁木云．FPGA设计及应用[M]．西安：西安电子科 QAM系统打下了良好的基础。 技大学出版社，2002． 作者简介 刘 洁女，1982年出生，桂林电子科技大学硕士研究生。研究方向为移动通信与个人通信。 1S 

基于FPGA的高阶QAM调制器的实现 作者： 刘洁， 李和， LIU Jie， LI He 作者单位： 刊名： 桂林电子科技大学,广西,桂林,541004 现代电子技术 英文刊名： MODERN ELECTRONICS TECHNIQUE 年，卷(期)： 2008，31(9) 0次 被引用次数： 参考文献(7条) 1.于风云.张平 QAM调制与解调的全数字实现[期刊论文]-现代电子技术 2005(03) 2.Webh W T.Hanzo L Modern Quadrature Amplitude Modulation Principles and Application for Fixed and Wireless Communications 1994 3.傅海阳 SDH数字微波传输系统 1998 4.潘松.黄继业 EDA技术实用教程 2002 5.Vesma Jussi.Saramaki Tapio Interpolation Filters with Arbitrary Frequency Response for All-digital Receivers 1996 6.王旭东.潘广桢 Matlab及其在FPGA中的应用 2006 7.褚振勇.翁木云 FPGA设计及应用 2002 相似文献(7条) 1.期刊论文 赵民建.袁梦涛.李式巨.仇佩亮 全数字多星座图、可变符号率QAM调制器 -电路与系统学报2001,6(1) 本文给出了一种适用于数字有线电视(DVB-C)的可变符号速率(4～8M波特率)、可变星座点数(M=4,16,32,64,128,256)的全数字化MQAM调制方法.并对 算法实现的主要模块进行了分析与设计.最后用实测指标验证了该MQAM调制方法的有效性与优越性. 2.学位论文 陈德锋 EDSL系统中自适应MQAM调制器的研究及FPGA实现 2007 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。 3.学位论文 李晏 基带PSK、QAM信号调制子类自动识别研究 2008 近年来，在无线广播、卫星通信、蜂窝移动通信等无线通信领域中，PSK．和QAM两类调制方式得到了广泛应用，尤其是在卫星通信中常用到BPSK、 UQPSK、QPSK、OQPSK、8PSK和π/4-QPSK等调制子类。然而，现阶段仍然没有一个统一的信号处理方案来识别这两种调制子类，并且现有的许多调制识别 算法没有考虑实际通信中成形滤波所带来的影响。本文围绕经成形滤波的常用PSK、QAM的子类信号调制识别算法及方案进行了研究，主要工作如下： (1)基于星座图分析了PSK和QAM子类信号的基本特征。对基于星座图的调制识别技术中常用的两种聚类方法-减法聚类和山峰聚类进行了仿真和比较 。针对星座图分布一致的两组信号(OQPSK与QPSK、8PSK与π/4-QPSK)，提出了差分处理后减法聚类的门限修正方法，并进行了仿真验证。 (2)分别从数据长度、信噪比估计范围、成形滤波对算法的影响及算法适用的信号类型这几方面对四种典型的信噪比估计算法进行了仿真分析和比较 。仿真结果表明，基于自相关矩阵特征值分解的信噪比估计算法性能稳定，且不需要任何先验知识。在调制类型未知的情况下，能在大信噪比变化范围 内较准确地估计信噪比，从而为后续的调制识别做好准备。 (3)推导了的PSK、QAM子类信号高阶累积量理论值，提出16方形QAM、星形MQAM(M=8,16,32)、MPSK(M=2,4,8)、OQPSK、UQPSK与π/4-QPSK信号的调制 识别方法。由仿真结果可得：该方法在无需信噪比先验知识的情况下能达到较高的正确识别率。 (4)讨论了成形滤波对高阶累积算法的影响。总结出适用于经成形滤波的常用PSK、QAM子类信号的调制识别方案，仿真分析了输入数据量、成形滤波 滚降系数对平均识别正确率的影响。仿真结果表明，滚降系数β<0.5时该方案在较低信噪比能达到高识别正确率。 (5)仿真分析了基于最大似然的BPSK与UQPSK、基于相位主值差分的8PSK与π/4-QPSK、基于时偏检测的OQPSK与QPSK信号调制识别算法。讨论了成形 滤波和信噪比估计误差对基于最大似然调制识别算法的影响。综合设计了经成形滤波的BPSK、UQPSK、QPSK、OQPSK、$PSK和π/4-QPSK信号调制识别方案 。 仿真结果表明，该方案能在较大信噪比范围内准确地识别这几种信号。 4.期刊论文 黄晨.杜守田.王帅.刘淮霞.HUANG Chen.DU Shou-tian.WANG Shuai.LIU Huai-xia 基于DSP的MOAM调制 

的软件实现 -通信技术2009,42(2) 为了减少集成电路硬件复杂度,针对QAM调制软件实现速度慢的问题,在分析MQAM调制原理的基础上,采用直接频率合成实现正余弦信号及无时延改进 的滤波器编程方法,提出一种快速实现MQAM调制算法的软件编程思想,并以TMS320C55X为平台[1,4],将MQAM调制算法进行了C编程实现.结果表明:该编程方 法能快速产生MQAM调制信号. 5.学位论文 赵民建 可变符号速率MQAM调制器及射频上变频器的研究 2000 QAM调制作为一种典型的高效调制方式,自70年代以来,人们一直在致力于研究如何提高其星座点数和寻求更合理的星座点分布,以获得更高的调制效 率和可靠性.要达到这一目标,必须用数字化甚至全数字化的方法来实现调制解调.该文以QAM调制为主要研究对象,分析了QAM调制系统中的各种干扰,介绍 了其一般原理和传统的实现方法,在此基础上结合现有的数字信号处理技术,给出了一种可变符号速率(4~7MS/s)、可变星座点数 (M=4,16,32,64,128,256)的全数字MQAM调制算法.并对算法实现的主要模块:映射编码、成形滤波器、内插器、网孔均衡器、数字上变频器(含DDS)等给出 了详细的分析与设计,同时结合具体实现,给出高星座点数(M≥64)时模拟前端的一些参数、指标要求,这些模拟前端包括声表面波滤波器(SAW)、模拟低通 滤波器(LPF)、放大器等.该文分析了数字调制对射频变频器的要求,并给出了一种基于DDS的捷变双混频上变频器方案.最后,给出了整个MQAM调制系统的 实测指标. 6.期刊论文 张潇.于振生.Zhang Xiao.Yu Zhensheng MQAM调制器的设计与实现 -电子测量技术2006,29(3) 文中提出了一种多电平正交振幅调制器(MQAM)的设计与实现方法.该调制器由纠错编码部分、脉冲成形滤波器和混频器构成.实践证明,本设计可在单 片FPGA中实现DAVIC协议中所建议的MQAM(M=16,64,256)调制器.该设计可在数字电视机顶盒(STB)内作为实现交互电视(iTV)的主体功能模块,具有较高的 实用价值. 7.学位论文 阮秀凯 基于软件无线电的调制自动识别及盲均衡研究 2006 本文研究并改进了现有文献的几种调制自动识别方法，并将调制自动识别技术与基于有限字符集盲均衡算法结合起来。这些研究工作对于软件无线 电的应用具有重要价值。主要工作归纳如下： (1)提出通过Gaussian小波变换识别MPSK和MFSK调制信号的方法，该方法提高了识别的准确度，并克服现有文献通过Haar小波变换识别调制信号的信 息漏检问题。 (2)改进基于高阶累量特征进行MPSK、MASK和MQAM信号的分类识别方法。通过大量仿真验证了理论分析的结果；并与现有文献的方法相比较，验证了 该方法的鲁棒性和优越性；而且推广现有文献基于高阶累量特征的调制信号识别方法的适用范围。 (3)采用基于循环累量特征分类识别方法讨论基带具有升余弦脉冲成形滤波的MPSK调制自动识别问题，然后开创性提出将该方法推广到解决由于多普 勒和多径传播影响而产生码间干扰的信道环境下的MPSK调制自动识别问题。 (4)初步研究通过循环累量分类方法在时变多径信道环境下正确获得的具体的MPSK调制方式，进而获得有限字符集信息；并结合基于有限字符集的盲 均衡算法恢复出源信号。 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_xddzjs200809005.aspx 授权使用：中国传媒大学(中国传媒大学)，授权号：eafb2c56-ba7f-4387-b673-9e3700b6f683 下载时间：2010年11月23日