基于DSP技术的QAM调制器设计方案.doc

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1、基于DSP技术的QAM调制器设计方案01071099刘樵1、QAM概述正交幅度调制（QAM，Quadrature Amplitude Modulation）是一种在两个正交载波上进行幅度调制的调制方式。这两个载波通常是相位差为90度（π/2）的正弦波，因此被称作正交载波。这种调制方式因此而得名。同其它调制方式类似，QAM通过载波某些参数的变化传输信息。在QAM中，数据信号由相互正交的两个载波的幅度变化表示。模拟信号的相位调制和数字信号的PSK可以被认为是幅度不变、仅有相位变化的特殊的正交幅度调制。由此，模拟信号频率调制和数字信号FSK也可以被认为是QAM的特例，因为它们本质上就是相

2、位调制。这里主要讨论数字信号的QAM，虽然模拟信号QAM也有很多应用，例如NTSC和PAL制式的电视系统就利用正交的载波传输不同的颜色分量。类似于其他数字调制方式，QAM发射信号集可以用星座图方便地表示。星座图上每一个星座点对应发射信号集中的一个信号。设正交幅度调制的发射信号集大小为N，称之为N-QAM。星座点经常采用水平和垂直方向等间距的正方网格配置，当然也有其他的配置方式。数字通信中数据常采用二进制表示，这种情况下星座点的个数一般是2的幂。常见的QAM形式有16-QAM、64-QAM、256-QAM等。星座点数越多，每个符号能传输的信息量就越大。但是，如果在星座图的平均能量保持

3、不变的情况下增加星座点，会使星座点之间的距离变小，进而导致误码率上升。因此高阶星座图的可靠性比低阶要差。当对数据传输速率的要求高过8-PSK能提供的上限时，一般采用QAM的调制方式。因为QAM的星座点比PSK的星座点更分散，星座点之间的距离因之更大，所以能提供更好的传输性能。但是QAM星座点的幅度不是完全相同的，所以它的解调器需要能同时正确检测相位和幅度，不像PSK解调只需要检测相位，这增加了QAM解调器的复杂性。M-QAM信号波形的表达式为：其中g(t)为码元信号脉冲。因此QAM可以分解为分别在两个正交的载波cos2πfct与sin2πfct上的M1-PAM与M2-PAM的叠加，

4、其中M1M2 = M。将上面sm(t)变形得到其中，θm =arctan(Ams / Amc)。因此，M-QAM还可以看作是M1-PAM与M2-PSK的叠加，其中M1M2 = M。2、DSP技术2.1DSP实现QAM调制的方案设计用数字方法实现QAM调制器不同于用模拟方法实现，特别是在本课题中，所有模块功能都是集中在一个芯片（DSP芯片）上实现的，因此不再进行明确的分工，而是通过星座图直接分析各种模式的调制器的结果，使调制器能够按照输入数据产生相应的调制输出结果。为了使QAM调制器的速率尽可能高，必须使调制的处理过程尽量短，因此让大量的处理工作都在调制处理前完成，即进行大量的初始化

5、。用DSP实现QAM调制的设计思路如下：一、产生各种模式QAM调制所需的各种幅值的数字正、余弦波形，即抑制载波的双边带调制后得到的各种幅值的数字正、余弦波形。二、根据输入数据，选择相应幅值的正、余弦数字波形进行叠加，从而得到QAM调制的数字输出结果。第一步即为初始化过程，它是一个不影响调制器波特率的处理过程，可分为三个步骤完成：1、在DSP上产生数字正弦波。2、对数字正弦波均匀采样，通过选择合适的采样点数M，从而产生频率可变的数字正、余弦波。3、对采样后的频率可变的数字正、余弦波进行处理，产生QAM调制所需的各种幅值的正、余弦波。其设计流图如图1.1：在DSP上产生数字正弦波根据输

6、入数据，进行QAM调制对数字正弦波进行均匀采样产生调制所需的各种幅值的正、余弦波形→→→图1.1DSP实现QAM调制的设计流图2.2各模块的实现方法(1)在DSP上产生数字的正弦波在模拟设计中，正弦波是通过振荡器产生，而数字方法中正弦波是由软件编程实现的。因为处理器能够处理的信息都是数字的，因此只能通过数字计算的方法产生正弦波。模拟在DSP上产生数字正弦波对数字正弦波进行均匀采样产生调制所需的各种幅值的正、余弦波形根据输入数据，进行QAM调制正弦波采样即得到了数字正弦波，根据这种思路，可以得到数字正弦波的产生方法：通过数字计算方法计算出一个正弦周期内的若干个正弦值，将这些值作为一个

7、集合，只要循环读取这个离散值的集合即可产生数字正弦波，其实质就是对模拟正弦波进行采样。为了便于读取正弦波，通常对正弦波进行均匀采样，即使集合中的数据为一个正弦周期内均匀取点的数值的正弦值。根据泰勒公式：f(x)=f(x。)+f'(x。)(x-x。)+f''(x。)/2!*(x-x。)^2,+f'''(x。)/3!*(x-x。)^3+……+f(n)(x。)/n!*(x-x。)^n+Rn(x)(1.1)其中ζ在a与x之间，可以得到：sinx=x-x3/3!+x^5/5!-