基于FPGA的高速MPSK/MQAM信号解调算法设计与实现
Design and Implementation of High Speed MPSK/MQAM Signal Demodulation Algorithm Based on FPGA
本文致力于设计实现高速MPSK/MQAM信号的解调,其中包括高速数字下变频、盲均衡算法、载波同步算法、AGC算法等.在深入研究解调算法的基础上,依托硬件环境完成了算法设计及FPGA实现.论文工作是作者所在实验室承担的某大型重点工程项目的一部分.本文的主要工作和成果如下:1、针对高速信号的特点,结合FPGA实现,进行高速信号解调算法的总体设计,其中主要包括数字下变频和同步算法的结构设计.2、研究了数字下变频中NCO的原理,使用了一种乘法器和查表相结合的NCO实现方法,该结构只使用较少的乘法器和存储器,占用FPGA资源较少.在实际应用中使用结构简单的5级CIC滤波器作为大比率的抽取器,仅使用较少的逻辑资源就达到较好的抽取效果.在高速滤波方面,使用基于分布式算法的FIR滤波器,在不占用乘法器资源的情况下就可以完成高速滤波.3、高速重采样方面.针对传统重采样内插后会产生的高速数据FPGA难以处理的问题,提出了一种基于多相结构的高速信号重采样结构.这种结构避免了内插后高速数据的出现,适于FPGA编程实现.该结构通过多相内插后的直接抽取,将重采样结构简化为一个FIR滤波器和外围时序控制电路,较大的节省了运算量.4、分数间隔盲均衡方面,提出了一种使用定时算法代替抽取的分数间隔盲均衡的改进实现结构,该结构在完成均衡的同时能够达到符号定时的效果.该分数间隔盲均衡器改进结构的逆滤波器位于同步算法的最前端,能够使后续的同步算法不受信道畸变的影响.为了达到较好的均衡效果,在系数更新算法的选择上,对MPSK和MQAM信号分别使用了常模算法和双模式算法.5、根据FPGA实现的特点,定时同步方面采用Gardner定时算法,其复杂度低,适用于MPSK/MQAM信号,可用作分数间隔盲均衡改进算法的定时模块.载波同步方面,使用基于判决的载波同步算法,该算法资源占用较少,频偏捕获能力满足使用要求.AGC算法使用经典结构,对于解调器内的两处不同应用分别使AGC达到快调整和高精度,并有较大的动态调整范围.在算法研究和改进的基础上,从资源、速度以及精度三个方面对算法进行了优化,完成FPGA编程,并进行了整体调试.本文最后给出了使用信号源安捷伦E8267D和实际卫星信号的测试结果,测试结果表明该解调器实现了高速信号实时解调.
- 作者：
- 董政
- 学位授予单位：
- 解放军信息工程大学
- 专业名称：
- 信号与信息处理
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2009年
- 导师姓名：
- 葛临东
- 中图分类号：
- TN911.3
- 关键词：
- 高速解调器；数字下变频；多相滤波；重采样；分数间隔；盲均衡；FPGA
- High Speed Demodulator；DDC；Multiphase Filter；Sampling Rate Conversion；Fractionally-spaced；Blind Equalization；FPGA