基于FPGA的16QAM调制解调电路设计毕业论文.docx

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1、基于FPGA的16QAM调制解调电路设计毕业论文目录前言1第一章概述3第一节课题研究背景及意义3第二节QAM技术现状与发展3第三节本文内容和结构5第四节本章小结5第二章QAM调制解调整体设计6第一节16QAM调制的方法和原理6第二节16QAM解调方法和原理8第三节本章小结9第三章QAM调制器分模块设计10第一节FPGA概述10第二节串/并转换模块12第三节DDS载波和线性加法器模块13第四节差分编码和星座映射模块22第五节时钟分频模块25第六节本章小结27第四章QAM解调器分模块设计28第一节解调器顶层模块设计28第三节DDS载波恢复模块设

2、计33第四节乘法器模块设计37第四节低通滤波器模块设计38第五节采样判决模块设计39第六节电平转换模块设计41第七节本章小结41第五章调制解调系统的仿真42第一节仿真参数设置42II第二节仿真结果42一、16QAM调制器的仿真结果42二、16QAM解制器的仿真结果46第三节仿真结果分析49第五节本章小结49结论51致谢52参考文献53附录54一、英文原文54二、英文翻译61三、源程序67四、其他73II前言在许多领域现场可编程门阵列（FPGA)芯片都有广泛的应用，尤其是在数字通信领域当中，FPGA极强的实时性和并行处理能力能够完成对信号的实

3、时处理。传统的观点通常认为在大规模的数字系统开发中应用FPGA功耗过大且过于昂贵，一般用来创建原型比较好。现在，DSP在成本和功耗上都己经被FPGA超越了。例如Xilinx公司的Spartan-3ADSP系列，它移入了高端Virtex5系列的DSP性能，而卖价最高才20美分。而TI公司的C64X系列和AD公司的Blackfm系列处理器，其价格一般都在5〜30美分之间。从根本上讲DSP只是适合于串行算法，通常多处理器系统是非常昂贵的，而且也仅仅只适合粗粒度的并行运算;但是FPGA可以在片内实现细粒度从而完成高度并行的运算。DSP和FPGA两者

4、各有所长，实现时，一般都是配合使用，通常是利用FPGA的可重配置和高并行度作FIR、FFT等的协处理器，而用DSP作主处理器。新的趋势己经表明，再与主流DSP的竞争当中，FPGA已经能够不用受到价格的约束。此外，FPGA拥有比DSP更加强大的计算能力。例如，20美分的Spartan-3ADSP性能可高达每秒200亿条乘法累加操作（GMACs),同样单价30美分的600MHzC64xDSP,其每秒的累加操作仅仅是25亿条，前者在性能上比后者高了一个数量级。数字通信系统中有许多关键技术，如软件无线电、CDMA技术、多用户检测等技术都需要依靠髙性

5、能、高速的并行处理器来实现。随着近些年来这些应用的日益多样化，FPGA已经演变成了构件内核，而不再是传统意义上的一块独立芯片。现在，已经可以把FPGA和DSP核集成在一起，FPGA芯片在一些具体方面的应用也随之得到了极大地推动，如用于基带调制解调、实现语音合成、系统控制以及纠错编码等功能；用来实现定时的恢复、基带调制解调功能、频率控制和自动增益、脉冲整形、符号检测和匹配滤波器等。特别是应用在调制解调器中，需要大量的复杂数学运算，同时对调制解调器的重量、功耗和大小都特别关注，这就对FPGA提出了更高的要求，随着FPGA速度的提高调制解调器的速

6、度也不断提高。FPGA在数字通信领域的应用，极大地推动了SOC的发展，同时也让现代通信系统的性能得到了大大的改善。对于当今的数字通信设备，一片FPGA就己经具备了系统级的处理能力。比如，在现在的第三代无线通信中，单片FPGA不仅能完成信道和信源方面的物理层处理操作，同时还能对高层信令进行处理和控制，而对信令的操作则更多是通过FPGA当中内嵌的软核CPU和硬核CPU来完成的。随着无线通信的带宽更多的向CDMA等标准进行转移，以及高速数据传送网络对XDSL的要求越来越高，基于内嵌CPU/DSP的FPGASOC将有更为广阔的应用发展前途。今后高速

7、DSP应用技术必将是以系统芯片为核心，而且信息处理速度将突破每秒十亿次乘加运算，所以唯有FPGA芯片才能担当此重任。基于FPGA的嵌入式-6-系统不仅具有单片机嵌入式系统和其他微处理器所不具备的技术特性及优点，而且可以通过利用并行算法操作使其具备更高速的数字信号处理能力，从而为系统实时性的实现提供了更为有力的支持。第一章概述第一节课题研究背景及意义现代社会移动用户数量的不断增加，传统通信系统的容量越来越不能满足通信的要求而可用频带资源有限，同时不能靠无限增加频道数目来解决系统容量问题。此外语音、图像、音乐等信源直接转换而得到的电信号频谱比较

8、低，其频谱特点是低通频谱，有些包括直流分量也有些可能不包含，其最高频率和最低频率的比值一般都比较大，比如语音信号的频谱范围大概为三百到三千赫兹，这种信号被称为基带信号。为了使基带