文档介绍：哈尔滨工业大学
硕士学位论文中期报告
题目:高阶QAM解调算法研究
院(系) 电子与信息工程学院
学科电子与通信工程
导师
研究生
学号
中期报告日期
研究生院制
二〇一二年三月
目录
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闭环Gardner算法 6
开环非线性处理算法 10
定时误差校正算法 14
开环和闭环系统算法性能对比 16
减少定时同步抖动的预滤波器设计 17
19
DFT频率粗估计算法 19
维特比频率估计算法 23
维特比相位估计算法 25
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近年来,QAM 调制由于频谱利用率高和抗干扰能力强,被广泛应用于数字广播电视标准、数字微波、HFC网络、本地多点分配业务LMDS等宽带数字应用系统中[1],其中在LMDS系统中,调制阶数可达256和512。然而,随着 QAM调制阶数的增加,星座点间的距离变小,更容易受符号干扰的影响,传输过程中较小的符号定时误差、频率误差和相位误差都会对系统造成很大的影响,增加误码率,对解调算法的精度和稳定性提出了更高要求,传统算法很可能难以满足。因此研究适合高阶QAM 调制下对应的解调算法,对保证高阶QAM调制下接收机的通信质量和系统信息的可靠性具有重要意义。
本文主要针对调制阶数为16~1024阶的规则星座图的QAM系统进行研究,考虑到在QAM全数字接收机设计中,前端射频到中频的下变频和增益处理、中频到基带的正交下变频和重采样滤波处理,都可利用前端硬件FPGA实现,速度更快,更加灵活。因此本课题研究致力于基带信号,使问题集中在信号解调上,对成型匹配滤波、定时同步、载波同步等关键技术展开研究,同时,在实际通信系统中,考虑到传输效率,发射端不提供任何前导辅助信息,因此,本文中解调时涉及到的核心算法,均采用NDA实现方式(NDA,non-data aided,非数据辅助),其可以分为开环方式和闭环方式。
课题主要通过对不同的NDA核心算法进行性能优劣对比分析,并提出合适的改进算法,以减小计算复杂度并提高其精度,最终,建立完整的面向高阶QAM调制的接收机解调系统的通用处理框架,其中,最大调制阶数可达1024阶。考虑到系统实现的精度,捕获范围及实现的难易程度,主要对以下几种算法进行研究与分析:
高阶QAM解调所涉及的各种算法

目前,课题已完成了匹配成型滤波器设计和定时同步算法的研究,正在进行载波同步部分的研究和高阶QAM解调通用体系框架的构建,大致进度如下图所示,其中红色为已完成的,灰色为待完成的。
研究进度

课题首先建立了系统仿真模型,然后对各算法进行讨论。

利用信号的低通等效模型,可以将实际信号传输中的频谱搬移,带通滤波,以及信道特性都等效至基带,变为低通滤波模型,从而使信号的表示大为简化,使问题集中于信号解调算法方面。因此,。
图2-1 QAM调制解调等效基带模型
在发送端,信号源b(m)经过调制映射为复基带信号a(n),然后通过发送滤波器成型滤波后,得到
数字调制信号s(t)。
(1)
式中,T为符号间隔;为发送端脉冲成型滤波器的冲激响应。s(t)被送入AWGN信道后,接收到的复基带信号r(t)为:
(2)
式中,是收发端载波之间存在的频差;是收发端载波间的初始相位差;n(t)是信道引入的加性高斯噪声,其单边带功率谱密度为N0/2;不考虑幅度衰减的影响,即令=1。在接收端,信号通过接收匹配滤波器得到:
(3)
式中,为接收匹配滤波器的冲激响应,它与发端成形滤波器冲激响应相匹配;满足Nyquist第一准则;Ts是采样周期
在时刻采样,得到的数字信号z(k)为:
(4)
式中,是整个信道传输引入的未知的归一化延时;是相位差。
匹配滤波输出的z(k)经过任意采样率适配,用于各误差参数的估计,完成符号同步和载波同步,得到测量信号。对测量信号进行符号判决、调制映射,经过参考滤波器滤波得到参考信号