用于ofdm調(diào)制解調(diào)模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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1、用于OFDM調(diào)制解調(diào)模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)作者：淮永進(jìn)，屈曉聲，韓鄭生??時(shí)間：2008-11-06??來(lái)源:半導(dǎo)體技術(shù)??瀏覽評(píng)論0引言　　隨著技術(shù)和器件水平的發(fā)展以及對(duì)高速和可靠傳輸?shù)囊?，OFDM技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，由于其具有高速數(shù)據(jù)傳輸能力、高效的頻譜利用率和抗多徑干擾等能力，成為通信的研究熱點(diǎn)之一。在OFDM通信系統(tǒng)中，為實(shí)現(xiàn)高效信息的傳輸，可以采用多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制方式來(lái)傳輸數(shù)據(jù)符號(hào)。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)用于OFDM通信系統(tǒng)的通用調(diào)制解詞模塊，采用了BPSK、QPSK、16QAM和64QAM四種調(diào)制方法，利掰共用ROM、共廂減法器等器件的方法，減少了

2、電路規(guī)模和硬件資源消耗。此電路具有能夠通過消息反饋機(jī)制來(lái)自動(dòng)調(diào)整調(diào)制方法的能力。1調(diào)制／解調(diào)子模塊結(jié)構(gòu)　　通用調(diào)制解調(diào)模塊原理如圖1所示。其中，選擇子模塊用來(lái)選擇調(diào)制子模塊和解調(diào)子模塊采用的調(diào)制方法。子模塊通過判別輸出數(shù)據(jù)的誤碼率來(lái)返回信息給選擇子模塊，如果當(dāng)前采用的調(diào)制方法的瀑碼率較高，那么選擇子模塊就會(huì)自動(dòng)調(diào)整采用其他的調(diào)制方法，達(dá)到采用最佳調(diào)制方法。?　　在通用調(diào)制解調(diào)模塊中，最主要的模塊就是調(diào)制子模塊和解調(diào)子模塊。下面介紹這兩個(gè)子模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。2設(shè)計(jì)分析　　在調(diào)制子模塊和解調(diào)子模塊的實(shí)現(xiàn)中，采用了四種調(diào)制方式：BPSK、QPSK、16

3、QAM和64QAM。2.1調(diào)制方式分析　　如圖2所示，BPSK在實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)，將0映射為1，將1映射為-1，來(lái)完成映射。解調(diào)時(shí)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行一下逆轉(zhuǎn)換即可。而QPSK具有4個(gè)星座位置，QPSK的映射為：00對(duì)應(yīng)-1-li；01對(duì)應(yīng)-1+li；10對(duì)應(yīng)1-li；11對(duì)應(yīng)1+li；并乘以歸一化因子。解調(diào)時(shí)，只要進(jìn)行相反的過程，并將0作為裁決電平，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的解調(diào)恢復(fù)。?　　16QAM由星座分布形狀可以分為方形16QAM和非方形16QAM，方形16QAM的星座圖如圖2(c)。根據(jù)星座圖實(shí)現(xiàn)時(shí)，將00映射為-1，01映射為-1／3，10映射為1，11映射為

4、1／3；解調(diào)時(shí)，采用的是硬判決的方法，根據(jù)星座點(diǎn)的位置將空間劃分為16個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域以星座點(diǎn)為中心，在判定時(shí)，落人某個(gè)區(qū)域的數(shù)就認(rèn)為是相應(yīng)星座。64QAM調(diào)制方式與16QAM相似，不過星座點(diǎn)更多，效率也更高，實(shí)現(xiàn)中的映射表也更大，同樣，解調(diào)時(shí)也采用硬判決?！　?shí)際中，BPSK是一種較為簡(jiǎn)單的MPSK，采用了一個(gè)ROM存儲(chǔ)映射表，而QPSK由于采用4進(jìn)制PSK調(diào)制，每種相位信號(hào)可表示兩位二進(jìn)制信息，其編碼效率提高一倍，64QAM由于星座點(diǎn)較多，進(jìn)行判決的次數(shù)也相應(yīng)較多。2.2電路優(yōu)化策略　　一般調(diào)制解調(diào)模塊設(shè)計(jì)中，分別設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)各種調(diào)制方式，然后

5、用一個(gè)選擇器來(lái)進(jìn)行選擇。但在各種調(diào)制方式的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)中，電路中許多器件都可以共用，將四種調(diào)制方式進(jìn)行整合，達(dá)到電路優(yōu)化設(shè)計(jì)是重點(diǎn)考慮的內(nèi)容。具體優(yōu)化設(shè)計(jì)策略如下：(1)整合ROM　　在調(diào)制子模塊中，根據(jù)四種調(diào)制方式調(diào)制的映射表分析，BPSK和QPSK以及16QAM的映射表都不是很大，可以與64QAM的映射表進(jìn)行整合，通過對(duì)映射表進(jìn)行適當(dāng)安排，合理的選擇機(jī)制，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)ROM的調(diào)制子模塊，改變以往需要四個(gè)ROM分別實(shí)現(xiàn)四種調(diào)制的方式。(2)整合寄存器、減法器和選擇器　　BPSK和QPSK的解調(diào)較簡(jiǎn)單，星座點(diǎn)較少，因此判決最后可以轉(zhuǎn)換成映射關(guān)系。而1

6、6QAM和64QAM星座點(diǎn)較多，硬判決的區(qū)域判決需要一系列計(jì)算得出。實(shí)際判斷時(shí)，將數(shù)據(jù)分為實(shí)部和虛部，分別進(jìn)行判決。將實(shí)部(虛部)數(shù)據(jù)取模，然后和某星座點(diǎn)模值相減，將相減結(jié)果再取模與閾值相減進(jìn)行比較，來(lái)判斷是否屬于該星座點(diǎn)。所以，16QAM和64QAM解調(diào)制時(shí)，可考慮共用進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算所需的寄存器、數(shù)據(jù)選擇器、減法器等器件。3模塊設(shè)計(jì)　　由電路優(yōu)化設(shè)計(jì)思想，調(diào)制子模塊采用一個(gè)ROM來(lái)實(shí)現(xiàn)。調(diào)制子模塊主要組成部分是存儲(chǔ)映射表的ROM以及對(duì)ROM進(jìn)行操作的控制器，其中控制器根據(jù)選擇的調(diào)制方式和輸入的數(shù)據(jù)對(duì)ROM進(jìn)行操作。3.1ROM中映射表編制　　如圖

7、3所示，設(shè)計(jì)了一個(gè)調(diào)制控制來(lái)選擇ROM中的映射關(guān)系?；舅枷胧菍⑺膫€(gè)ROM中的映射表整合到一個(gè)ROM中進(jìn)行存儲(chǔ)。但是不能將四張映射表簡(jiǎn)單的進(jìn)行拼接，使得映射表的選擇變得復(fù)雜，導(dǎo)致ROM的控制器變得龐大。?　　在編制映射表時(shí)，考慮到64QAM有64個(gè)映射關(guān)系，需要6位地址線的存儲(chǔ)空間，而16QAM有16個(gè)映射關(guān)系，需要4位地址線的存儲(chǔ)空間，因此，采用了將ROM的前64位置分配給64QAM，其后的16位置分配給160AM方法。由于BPSK、QPSK的映射表可以蘊(yùn)含在64QAM的映射表中，這樣只需要在第七位地址線對(duì)64QAM和16QAM進(jìn)行區(qū)分，這使得

8、ROM控制器易于設(shè)計(jì)。?3.2ROM控制器設(shè)計(jì)　　在ROM控制器中，根據(jù)ROM中映射表的安排，第七位地址線為0時(shí)對(duì)應(yīng)于64QAM調(diào)制，地