基于FPGA的EDSL系统QAM解调器的研究与实现

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EDSL是以太网数字用户线(Ethernet Digital Subscriber Line)的简称,它的主要特点是利用现代调制解调技术在电话铜缆上直接进行IP包的传送。TDD-EDSL是我国具有自主知识产权的通信行业标准,它采用了比较先进的MQAM调制解调技术,本文根据此标准,基于FPGA技术,对EDSL传输系统接收端的信号解调部分进行了细致研究和部分实现。EDSL系统接收端的全数字解调主要有定时恢复、载波恢复、自适应均衡三个关键环路以及匹配滤波器构成,针对EDSL系统的特点,本文对它们分别做了详细的探讨:定时恢复采用了针对QAM信号解调改进的Gardner定时误差检测算法,分析了定时误差检测、环路滤波、数控振荡器和插值滤波器的理论和组成结构。其中,将插值滤波器与匹配滤波综合考虑,设计实现了一种新的应用分布式算法的多相结构匹配插值滤波器,仿真了模块功能。载波恢复采用鉴频鉴相(PFD)算法,考虑了EDSL系统信道的特点,用此方法既能完成相位偏差的纠正也能完成频率偏差的纠正,讨论了此算法的原理,并对算法模型进行了仿真。自适应均衡采用最小均方(LMS)算法,分析了QAM信号中应用的复数LMS算法原理和线性LMS自适应均衡器的结构,讨论了LMS算法及其变化的sgn-LMS算法的区别,并给出两种算法在QAM信号解调中的性能仿真,考虑FPGA实现,选择了sgn-LMS算法,并实现了一种用位操作代替乘法运算进行抽头系数更新的模块,仿真了可行性。本文运用Matlab/Simulink做算法验证,用Altera公司算法级FPGA开发工具DSP Builder进行实现并基于Simulink环境进行仿真。这种方法简化了FPGA开发的流程,便于分析、仿真、实现,是一种较新的应用FPGA实现信号处理的方法。本文在结尾提出了一些算法改进及实现的设想,为下一步整个系统的实现提出了参考意见。
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