基于FPGA的16QAM调制解
调器的实现
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摘要
一、QAM调制原理 二、QAM的解调原理 三、16QAM调制器的实现
1 系统总体框图 2 时钟分频 3 串并转换
4 差分编码和星座映射 5 DDS和线性加法器 四、QAM解调模块设计
1 低通滤波器模块设计 2 采样判决模块设计 五、16QAM调制器的仿真结果 四、附录
1 顶层模块 2 时钟分频模块
3 串并转换模块
4 差分模块和星座映射模块5 DDS 和加法器模块 6 testbench 源程序
7 用matlab 进行频谱分析
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摘要
QAM(Quadrature Amplitude Modulation)是一种新的调制技术，它在调制过程中利用了相位和幅度两维空间资源，比只利用单一维度空间资源的PSK和ASK调制方式频谱利用率高，不仅如此，QAM的星座点比PSK的星座点更分散，星座点之间的距离因此更大，所以能提供更好的传输性能。随着第三代移动通信的兴起，传输容量增大，多进制正交幅度调制MQAM (Multiple Quadrature Amplitude Modulation)将得到更加广泛的运用。本文主要研究了基于FPGA的16QAM调制与解调的实现。首先说明了QAM调制和解调的原理，然后对各系统组成模块分析与仿真之后提出基于FPGA的16QAM调制与解调的总体设计方案。最后用Verilog语言编写程序完成了整个系统的仿真，并对编好的程序其进行了编译调试。文中详细介绍了载波恢复、正交相干解调、FIR低通滤波器和采样判决的基本原理和设计方法。
关键词：正交相干解调，混频，FPGA，QAM
一、QAM调制原理
正交幅度调制(QAM)是一种把数字信息包含在载波的振幅和相位中的数字调制方式，也是ASK和PSK的结合。式(1)表示了QAM信号，它还可用式(2)来表示在QAM中是如何结合幅度和相位调制的。
S(t)?IkjCos(wct)?QKSin(wct) （1）
S(t)?Acos(wt??) （2）
16QAM信号的产生有两种基本方法：正交调幅法是用两路正交的四电平振幅键控信号叠加而成；四相叠加法是用两路独立的四相移相键控信号叠加而成。其中，16QAM正交调幅法的调制方框图如图1所示。输入的二进制数据经过串一并变换分别进入a1、a2、b1和b2，4个信道：每个信道的数据速率降为原来的1／4。2—4电平转换器产生一个四电平的PAM信号，每个2～4电平转换器的输出有2种量值和2种相位。两个PAM信号分别调制同相和正交载波，每一个调制器有4种可能的输出，经线性加法器合并产生16QAM信号。
2-4电平转换调制加法器16-QAM输入数据a1 a2 b1 b2 2-4电平转换调制图1 16QAM调制原理图
每路PAM信号的量值和相位由输入的二进制数据及其比特分配模式——星座图决定。16QAM星座图通常有自然码逻辑和Gray码逻辑2种比特模式。因为
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