基于FPGA器件和只读存储器实现QAM解调器的设计
1、引言
在实际通信信道上传输数字信号时，由于信道传输特性不理想及加性噪声的影响，接收端所收到的数字信号不可避免地会发生错误。为了在一定的信噪比范围内获得较好的误码率指标，首先要合理设计基带信号，选择调制解调方式，采用时域、频域均衡等技术使误码率尽可能降低。在通信系统中常用的调制方法一般为qpsk和m阶qam调制（m=4，8，16，32，64，256…）。对qpsk调制来说，调制点的幅度是相同的，只是相位不同，解调时可不考虑信噪比和衰落幅度的影响。对qam调制来说，调制点的幅度和相位可各不相同，这时要求准确了解信噪比和衰落情况，因此要与信道估计结合起来考虑。在dvb－s，dvb－t，dvb－h，802.16等ofdm系统中，为了传送更多的信息比特，常采用较高的调制方法，如16qam，2qam，64qam等在基带处理中，用于解凋的方法主要分为硬判决和软判决，由于软判决的性能优于硬判决，一般是把解调得到的软信息输入到译码器进行译码。
广科院、北京泰美世纪科技和中兴通讯等单位提出的stimi手机电视标准受到广泛关注，此标准在手机电视物理层、传输层、复用层等方面提出了许多核心专利，完全拥有自主知识产权，此标准已成为广电系统的行业标准，stimi手机电视标准…支持16qam。同时，dvb－h在国外的于机电视标准中发展较为成熟，应用广泛。中兴通讯公司设汁的基带芯片将采用双模设计引，同时支持dvb－h标准和stimi标准。手机电视终端基带芯片要求支持16qam，64qam等调制方式，设计硬件实现简单、性能优良的解调装置可降低基带芯片的总成本。本文重点讨论qam解调器的设计。
2、 三星公司方案介绍
三星公司提出的qam解调器方案体现在其一项名为“demodulation apparatus and method in a communieation system employing 16－ary qam”的专利中。此专利提出了简化的双最小量度方法，使得16qam解调器可用双最小量度过程简化信道译码输入软信息的获得，而无须通过映射表或其他复杂过程来得到接收信号的最小距离值，硬件实现比较简单。
该专利提出的16qam解调器框图如图1所示。
该方案用于cdma系统是可行的，因cdma系统无须支持64qam解调，且对16qam解调的硬件复杂度是可接受的。在进行软判决时要对输出比特计算对数似然比（llr），并用得到的llr作为信道译码输入软信息值。该专利没有给出64qam的解调实现，且其解调方法虽是格雷映射，但qam的映射次序和手机电视系统中的qam映射次序不同，因此应用于手机电视终端时解调算法要进行相应调整。本文给出适用于手机电视终端的16qam解调、64qam解调方案。
3、qam解调算法
4、 硬件实现方案
本文设计的qam解调器如图2所示，主要包括：
1）解调控制器模块：主要功能是控制其他模块的工作及数据流向，主要是根据调制类型（16qam或64qam）作一个判断，将输入数据透传给相应解调模块。
索，获得解调参数，然后用16qam解调公式计算并解调输出。
3）64qam解调模块。使对64qam参数存储单元进行检索，获得解调参数，然后用64qam解调公式计算并解调输出：
4）16qam参数存储单元。建议采用2个只读存储器（rom）进行并行处理该模块存储了解调参数α与β的数值。存储单元大小为4个条目深，2 bit位宽。
5）64qam参数存储单元：同样建议采用rom。该模块存储了共18个解调参数的数值。存储单元人小为16个条目深，18 bit位宽。
由图2中的解调控制器模块接收到调制数据fec2demod_data，对调制类型fec2demod_type进行分析判断后，把凋制数据demod_data分别送到16qam解调模块或64qam解凋模块：进行16qam解调时，16qam解调模块把地址addrx送给16qam参数存储单元，并渎取解调参数qx进行处理，16qam解调模块将解调后的数据demod_dout0送给解调控制器模块；进行64qam解凋时与此类似，但解调参数为q，解调后的数据为demod_dout1。解凋完成后解倜控制器模块将解调数据demod2fec_data及调制类型demod2fec_type送给下一级译码模块。
5、 测试与小结
通过算法仿真，本文采用的算法能够满足手机电视终端的性能要求通过fpga硬件实现，本文的硬件实现方案仅需要2块rom（只读存储器）和极少量逻辑电路，一块rom大小为2×4 bit，另一块rom大小为18×16 bil，占用的芯片面积较小 而二星的方案仅给出16qam解调实现方案，采用类似方案实现64qam解调，则需要大量的复用器，占用的芯片面积较大，通过以上分析可见，本文设计的解调器能够实现16qam和64qam解调，能够应用十手机电视终端基带芯片，且硬件实现简单，节省了基带芯片总体成本。
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广科院、北京泰美世纪科技和中兴通讯等单位提出的stimi手机电视标准受到广泛关注，此标准在手机电视物理层、传输层、复用层等方面提出了许多核心专利，完全拥有自主知识产权，此标准已成为广电系统的行业标准，stimi手机电视标准…支持16qam。同时，dvb－h在国外的于机电视标准中发展较为成熟，应用广泛。中兴通讯公司设汁的基带芯片将采用双模设计引，同时支持dvb－h标准和stimi标准。手机电视终端基带芯片要求支持16qam，64qam等调制方式，设计硬件实现简单、性能优良的解调装置可降低基带芯片的总成本。本文重点讨论qam解调器的设计。
2、 三星公司方案介绍
三星公司提出的qam解调器方案体现在其一项名为“demodulation apparatus and method in a communieation system employing 16－ary qam”的专利中。此专利提出了简化的双最小量度方法，使得16qam解调器可用双最小量度过程简化信道译码输入软信息的获得，而无须通过映射表或其他复杂过程来得到接收信号的最小距离值，硬件实现比较简单。
该专利提出的16qam解调器框图如图1所示。
该方案用于cdma系统是可行的，因cdma系统无须支持64qam解调，且对16qam解调的硬件复杂度是可接受的。在进行软判决时要对输出比特计算对数似然比（llr），并用得到的llr作为信道译码输入软信息值。该专利没有给出64qam的解调实现，且其解调方法虽是格雷映射，但qam的映射次序和手机电视系统中的qam映射次序不同，因此应用于手机电视终端时解调算法要进行相应调整。本文给出适用于手机电视终端的16qam解调、64qam解调方案。
3、qam解调算法
4、 硬件实现方案
本文设计的qam解调器如图2所示，主要包括：
1）解调控制器模块：主要功能是控制其他模块的工作及数据流向，主要是根据调制类型（16qam或64qam）作一个判断，将输入数据透传给相应解调模块。
索，获得解调参数，然后用16qam解调公式计算并解调输出。
3）64qam解调模块。使对64qam参数存储单元进行检索，获得解调参数，然后用64qam解调公式计算并解调输出：
4）16qam参数存储单元。建议采用2个只读存储器（rom）进行并行处理该模块存储了解调参数α与β的数值。存储单元大小为4个条目深，2 bit位宽。
5）64qam参数存储单元：同样建议采用rom。该模块存储了共18个解调参数的数值。存储单元人小为16个条目深，18 bit位宽。
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5、 测试与小结
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