并行高速通信解调系统中同步技术的研究与实现

发布时间：2019-08-09 20:16

【摘要】：信息技术的不断普及,使得现代通信技术朝着高阶调制、高速传输的方向发展,这也给测试行业带来了极大的挑战,如何准确衡量复杂调制信号的质量,是当今通信测试迫切需要解决的问题。本文以研制高速通信测试仪为目标,对数字调制解调中的关键技术——并行定时同步和并行载波同步,进行详细的理论分析、算法研究及硬件验证,以期能实现适用于高速、多制式的通信解调系统。首先,论文详细分析了输入中频带宽、传输码率、基带滤波器等设计指标,引出通信解调系统中同步技术的关键技术要点,提出了可实现最高码率2Gbps、适用于MPSK、MQAM、MAPSK调制格式的32路并行的高速解调方案,然后详细阐述其工作流程。接着,论文从定时同步的概念出发,通过分析MM、早迟门、Gardner、OM等定时误差估计算法,最终选择易于硬件实现的OM算法作为本文的定时误差估计方案,基于傅里叶变换原理,推导出定时误差估计与校正的并行实现结构,通过MATLAB对算法仿真,结果显示OM算法与载波同步独立,适应于本文要求的高阶调制信号,可以有效的达到定时同步的目的,随后完成FPGA逻辑电路的设计与验证。然后,基于判决反馈环载波同步架构,论文给出满足多制式、高速解调要求的并行载波同步方案。针对每一种信号调制制式,设计出各制式的误差计算方法,而对于载波同步环路滤波器和数控振荡器子模块的设计,文中给出了可以实时在线更新环路系数的方案。MATLAB仿真表明上述算法能适用于MPSK、MQAM、MAPSK等类型调制信号,且具有较大频偏捕获和较精细相位跟踪能力,验证了并行结构的可行性,并移植FPGA逻辑实现。最后,将上面提出的并行解调架构、并行定时同步、并行载波同步算法在FPGA中实现,并对分模块和解调系统进行性能测试。测试结果表明,整个设计可以支持720MHz±200MHz中频宽带信号,最大符号率可实现360Msps;定时同步环路可获得最大信噪比符号点数据,并将其位置固定,定时同步环路可以实现精确同步目的;载波同步能够实现±10k Hz~±1MHz频偏的要求;整体解调系统可以达到多制式、高速解调的目的。
【图文】：

星座图,时隙,多元相,符号信息

的具体取值与该时隙传递的符号信息有关。理论上，，多元相移键控使相位数越多，即 M 值越大，每个时隙所能传输的信号比特就更多，从而率（或者比特传输率）就更大。图 2-5、2-6、2-8 分别为 BPSK、QPSK 和 8的星座图。

星座图,时隙,多元相,符号信息

的具体取值与该时隙传递的符号信息有关。理论上，多元相移键控使相位数越多，即 M 值越大，每个时隙所能传输的信号比特就更多，从而率（或者比特传输率）就更大。图 2-5、2-6、2-8 分别为 BPSK、QPSK 和 8的星座图。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN911.3

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