全数字QAM解调器研究

【摘要】： 在数字通信系统中，全数字解调方法已经在高速的数字接收机中得到广泛应用。本文依照DVB-C传输标准，为了制作数字有线电视接收机中的正交振幅调制（QAM）信号的全数字解调芯片，对QAM信号的全数字解调器进行了分析、设计和仿真，主要包括以下内容： ⑴ 对数字下变频进行了分析、设计和仿真。首先利用带通采样定理对中频模拟信号进行A/D变换后将其混频到基带，然后用平方根升余弦滚降滤波器同时完成低通滤波和匹配滤波双重作用，以提高解调器的效率。最后仿真了所设计的数字下变频结构在理想情况下和存在定时误差、载波误差、交叉串扰情况下的工作情况，证明了所设计的数字下变频结构是正确的。 ⑵ 详细分析了定时恢复环路中的内插滤波器、定时误差信号的提取、数控振荡器。设计了环路各个部分的参数，仿真了定时恢复算法的收敛情况，证实了Gardner算法在有载波相位误差、交叉串扰情况下仍能够很好收敛。针对匹配滤波器滚降因子较小的QAM信号的稳态定时误差信号抖动较大，而造成较大定时抖动的情况。推导了一种用于减少定时抖动数字预滤波器的冲激响应表达式，并且提出一种数字预滤波器的设计方法，设计了一种优化数字预滤波器。通过对加预滤波器后的定时恢复环的仿真，讨论了环路的收敛情况，比较了所设计的数字预滤波器和无预滤波器时环路定时抖动与信噪比、定时抖动与环路噪声带宽、误码率与信噪比的数量关系，证实所设计的数字预滤波器对减少定时抖动非常有效。同时还仿真了加预滤波器后定时恢复环路在有载波误差、交叉串扰情况下的收敛情况，证明了所设计定时恢复环路是正确的。 ⑶ 分析了盲均衡器的结构和盲均衡算法以及判决反馈载波恢复环，对线形和非线形两种均衡器结构中盲均衡算法的收敛情况、判决反馈载波恢复环的收敛情况、线形和非线形两种均衡器结构中盲均衡算法和载波恢复环联合工作时的收敛情况进行了仿真。通过比较这些大量仿真结果，找出了在盲均衡和载波恢复联合工作情况下，性能最好的盲均衡器结构和盲均衡算法以及判决反馈载波恢复算法。 本文完成了一个QAM信号的全数字解调器的完整设计，通过计算机仿真证明了设计结果是正确的，这为下一步的全数字解调器芯片制作打下了基础。