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数字电视MC-QAM调制器的算法与实现研究

何健标  
【摘要】: 本文通过对多载波QAM(Quadrature Amplitude Modulation)调制技术的应用背景和主要特点的分析,给出了基于正交混频的多载波调制模型,在全面深入数字电视QAM调制器的研究现状和已有成果的基础上,本文着重解决了以下技术难题: 均方根升余弦滤波器设计方法。整个算法基于最优等波纹设计技术和根据邻道干扰和码间串扰约束获得的线性方程组,线性方程组的求解采用间接的递归方法,解决了不等式直接求解存在的病态数据问题。这种等波纹均方根升余弦滤波器设计方法具有如下优点:(1)与前人的设计方法相比可以提供更大的阻带衰减,更小的通带纹波,更为有效的控制码间串扰;(2)此方法不存在高阶滤波器设计的收敛问题,特别适合于设计高性能的均方根升余弦滤波器。 基于FPGA的适合于各种FIR滤波器的实现结构。该结构以使用流水线技术的高速乘法累加器为核心,通过逻辑设计中时间—空间的互换,以最优的资源消耗来实现各种性能的FIR滤波器。基带成形滤波器的实现即采用此结构,与传统实现结构相比,基于高速乘法累加器的实现结构能灵活的处理综合面积和速度的约束关系,具有更优的性价比。 用于数字信号采样频率任意变换的内插滤波器设计方法。该方法基于三大关键技术:与采样频率转换比无关的内插滤波器连续时域冲激响应采样方法,最佳等波纹奈奎斯特FIR滤波器设计和灵活的多项式内插方法。采用上述方法设计的内插滤波器具有如下优点:(1)可以采用固定的滤波器电路结构实现输入输出信号采样频率的实时变化或是连续变化;(2)频率响应精确可控而且可实现最小阻带衰减最大化;(3)灵活的多项式内插方法可以使得采样频率任意变换内插滤波器实现的存储要求最小化。 适合数字电路实现的多载波QAM模型。在该模型基础上的优化算法包括可增强信号输出功率的最佳相位多载波调制算法和用于子载波合成的高精度低复杂度直接数字频率合成算法。实际测量证明了多载波QAM模型的合理性,并表明上述多载波QAM优化算法可以有效改善输出信号的质量。 通用异步收发器的实现方法。为抵御随机脉冲导致的干扰,通过引入数字相关器来实现信号的最佳接收以提高收发器的抗干扰性能;此外还讨论了如何结合现场可编程逻辑门阵列的结构特点对同步模块和数字相关器等复杂的关键部件进行逻辑设计上的优化,使得这种新型的通用异步收发器性能大为提高而耗用资源较少。 本文最后对有线数字电视QAM调制器未来的研究方向进行了展望。


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