用FPGA实现基带信号成形的方案设计

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要基带信号成形是数字通信领域中的一个重要课题。随着现代数字通信技术的发展，频带拥挤的问题日益突出。由于数字信号传输信道具有带限和非线性的特点，所以对发送信号的频谱提出了较高的要求。基带信号成形是对发送信号的频谱进行专门加工，使其在消除码间串扰的前提下，压缩信号的频带，提高频谱利用率。本文首先研究了基带信号的成形理论，根据奈奎斯特第一准则，给出了成形滤波函数的数学模型，推导了窗函数与成形滤波函数的关系，并提出一种码间串扰量的测试准则。利用这个准则，对几种不同的成形滤波器分别进行测试，得出升余弦滚降滤波器抗码间串扰性能较好的结论。然后，本文介绍了成形滤

2、波器的几种实现方法，包括FIR算法、分布式算法和时域上直接成形的算法，它们对系统误码率的影响是一样的，只是计算卷积的方法不同。由于在时域上直接成形不需要乘法模块，可以达到很高的运算速度，并且FPGA丰富的查找表资源便于分布式算法实现，所以本文采用基于分布式查找表思想，在时域上直接成形的算法。系统的方案设计是结合实际的大容量数字微波中继信道机，对传输的透明数字信号进行脉冲成形，用^Itera公司的EPF10K30AFC484-1FPGA实现成形滤波器。本文具体介绍了成形滤波器的软件实现，并进行仿真。仿真结果表明，本文所采用的算法是行之有效的，能够满足实际系统的指标，具有一定的理论和

3、实际意义。关键词基带信号成形;码间串扰;分布式算法:FPGA--.孺~抽翩聋名票召踌备旨恶续离笼一翩一--.AbstractBasebandsignalshapingisoneoftheimportantproblemsinthefieldofcommunication.Withthedevelopmentofmoderndigitalcommunicationtechnology,thelackofbandgoesoutstanding.Thechannelisband-limitedandnon-linear,whichneedsthespectrumofsignalagoo

4、dproperty.Basebandsignalshapingisawaythatdistinguishinglydisposingthespectrumofsignal.OnthebasisofavoidingIntersymbolInterference(ISI),compressingthebandwidthofsignalandimprovingtheavailabilityofspectrum.Thispaperfirstlyresearchedthetheoryofbasebandsignalshaping.Accordingtothefirstcriterionof

5、Nyquist,themathematicsmodelofshaping-filterfunctionwasintroduced,andtherelationshipbetweenwindowfunctionandshaping-filterfunctionwaseduced,andacriterionoftestingISIwasgiven.Evaluatingseveralkindsofshaping-filtersbythiscriterion,aconclusionwasdrawnthattheabilityofraisedcosineroll-offfilterstoa

6、voidISIisbetter.Secondly,severalalgorithmsofdesigningshaping-filterwererecommended,includingFIRalgorithm,DistributedArithmetic(DA),andstraightlyshapingsignalintimedomain.Thesealgorithmscontributetoerrorrateofthesystemequally,butcomputeconvolutionindifferentways.Becausestraightlyshapingsignali

7、ntimedomainhasnouseformultiplication,itcancomputeataveryhighspeed.Ontheotherhand,theabundantlook-uptablesinFPGAmakeDAmucheasier.SousingDAtoshapesignalintimedomainwasadopted.Thesystemaimedatthelargecapabilitydigitalmicrowaverelayband-machines,