數(shù)字QAM基帶解調技術研究與實現(xiàn).pdf

1、數(shù)字OAM(Quadrature Amplitude Modulation)調制技術因其頻譜利用率高、抗干擾能力強等優(yōu)點被廣泛應用于數(shù)字電視等廣播通信領域。在QAM傳輸系統(tǒng)中，數(shù)字解調器所采用的解調算法與VLSI(Very Large Scale Integration)實現(xiàn)是保證高速、穩(wěn)定傳輸數(shù)據(jù)的關鍵。因此，本文主要研究的是OAM數(shù)字解調算法和VLSI結構優(yōu)化與實現(xiàn)。通過對解調算法的改進，最大限度地消除信道對信號的干擾，提高OAM解

2、調器的性能和穩(wěn)定性。算法到芯片實現(xiàn)過程中，在確保解調性能的同時，通過優(yōu)化VLSI實現(xiàn)結構，降低電路實現(xiàn)的復雜度。 首先，本文建立了QAM傳輸系統(tǒng)的MATLAB算法模型。分析研究了影響QAM解調器性能的主要因素。然后，針對采樣和頻率偏差大、且信道失真嚴重時的QAM解調器工作穩(wěn)定性問題，對QAM解調器的組成模塊和控制策略進行算法層面的設計和改進：1)采用最佳平方逼近算法擬合數(shù)字頻率合成器的正余弦三階多項式，其SFDR小于-75dBc

3、；2)利用均衡器輸出誤差補償信號增益，采用這種方法設計的后置AGC電路不僅不需要傳統(tǒng)的增益檢測模塊，而且增益補償捕捉速度比傳統(tǒng)AGC快一倍以上；3)改進了基于符號率的M&M碼元誤差檢測算法，擴大了碼元同步環(huán)路的采樣定時偏差捕捉范圍；4)通過在載波恢復環(huán)路中的積分環(huán)路上增加一路寄存器實現(xiàn)掃頻功能，解決了因均衡器延遲和頻偏過大對QAM解調器性能的影響：5)用分階段控制策略有效地解決了碼元同步與載波偏移之間，均衡與碼元同步環(huán)路之間以及均衡和載

4、波恢復環(huán)路之間的影響。最后，設計了QAM解調器芯片，并對關鍵模塊的VLSI結構進行了優(yōu)化。采用NUS算法量化了數(shù)字濾波器的系數(shù)，使其具有良好的頻率空間特性。通過復用、折疊等技術，在確保解調器的性能的前提下，降低了電路實現(xiàn)的復雜度。芯片采用0.25μm CMOS工藝設計，面積為4.2×4.2mm<'2>。 本文芯片已通過Charted流片驗證。芯片測試結果表明，QAM解調器的動態(tài)增益范圍為-75～+7dBm，載波捕捉范圍±15％F