哈工大硕士学位论文中期报告中期报告讲解.doc

哈尔滨工业大学 硕士学位论文中期报告 题 目：高阶QAM解调算法研究1．课题主要研究内容及进度情况 1 1.1．课题主要研究内容 1 1.2．进度情况 1 2．目前已完成的研究工作及结果 2 2.1．系统仿真模型 2 2.1.1系统仿真模型的建立 2 2.1.2系统仿真模型的验证 3 2.2匹配滤波 4 2.3符号同步 5 2.3.1 闭环Gardner算法 6 2.3.2 开环非线性处理算法 10 2.3.3 定时误差校正算法 14 2.3.4 开环和闭环系统算法性能对比 16 2.3.5 减少定时同步抖动的预滤波器设计 17 2.4载波同步 19 2.4.1 DFT频率粗估计算法 19 2.4.2 维特比频率估计算法 23 2.4.3 维特比相位估计算法 25 2.5结论 26 3．后期拟完成的研究工作及进度安排 27 4．存在的困难与问题 27 5．如期完成全部论文工作的可能性 27 1．应用于数字微波、HFC网络、本地多点分配业务LMDS等宽带数字应用系统中[1]LMDS系统中，达256和512解调涉及到的算法，NDA实现方式（NDA，non-data aided，非数据辅助）可以分为开环方式和闭环方式提出合适的改进算法，以减小并提高其精度 图1.1 高阶QAM解调所涉及的各种算法 1.2．进度情况 目前，课题已完成了匹配成型滤波器设计和定时同步算法的研究，正在进行载波同步部分的研究和高阶QAM解调通用体系框架的构建，大致进度如下图所示，其中红色为已完成的，灰色为待完成的。 表1.1 研究进度 2．目前已完成的研究工作及结果 课题首先建立了系统仿真模型，然后对各算法进行讨论。 2.1．系统仿真模型 图-1 QAM调制解调等效基带模型 (1) 式中，T为符号间隔；为发送端脉冲成型滤波器的冲激响应。s(t)被送入AWGN信道后，接收到的复基带信号r(t)为： (2) 式中，是收发端载波之间存在的频差；是收发端载波间的初始相位差；n(t)是信道引入的加性高斯噪声，其单边带功率谱密度为N0/2；不考虑幅度衰减的影响，即令=1。在接收端，信号通过接收匹配滤波器得到： (3) 式中，为接收匹配滤波器的冲激响应，它与发端成形滤波器冲激响应相匹配；满足Nyquist第一准则；Ts是采样周期 在时刻采样，得到的数字信号z(k)为： (4) 式中，是整个信道传输引入的未知的归一化延时；是相位差。 匹配滤波输出的z(k)经过任意采样率适配，用于各误差参数的估计，完成符号同步和载波同步，得到测量信号。对测量信号进行符号判决、调制映射，经过参考滤波器滤波得到参考信号。根据得到的测量信号和参考信号，就可以进行矢量信号误差分析。 2.1.2系统仿真模型的验证 在无任何误差的理想条件下，通过实际仿真所得误码率曲线与理论计算值对比，对系统模型进行验证。 仿真条件：发送信号为1024QAM调制信号；符号速率=20Mbps；发送端脉冲成型滤波器和接收端匹配滤波器均为平方根升余弦滤波器；滚降系数；信道为AWGN信道；===0；单次发送信号数为4×105，蒙特卡罗循环10次，得到其误码率曲线如下图所示。 图-2 256QAM调制系统模型验证 时域冲激响应应和频域传输函数 （5） 其中α称为滚降系数，在0~1）内取值为码元周期。该滤波器响应属于频域有限、时域无限。采用FIR滤波器的窗函数设计方法，进行对称截断、抽样平移，可得到相应逼近的FIR数字滤波器。凯泽（Kaiser）窗定义了一组可调的窗函数，它由零阶贝塞尔函数构成，窗函数的形状参数β主瓣能量和旁瓣能量β值对应的凯泽窗的性能如下： a)时域响应 b)频域响应 图2-1 阶数N=30时，不同的β值对应的凯泽窗的性能 从图中可以看出：N不变，增加β会减小旁瓣，但主瓣宽度也相应增加β=7.685时，不同滚降系数下对应的升余弦滤波器时域响应（左）和频域响应（右）如下： a)时域响应 b)频域响应 图2-4 不同滚降系数下对应的升余弦滤波器时域和频域响应 当α较小时，波形的拖尾变长，旁瓣较大，在定时不准确时，更容易产生码间干扰，因此，需要增大Kaiser窗中的β，以增大阻带衰减，同时在定时同步算法的验证中，需要着重分析滚降系数对其的影响。 2.3符号同步 定时误差的存在会使得解调信号的星座点发生扩散，从而影响符号判决，因此需要进行符号同步。从实现结构来讲，NDA同步算法又分为面向反馈的闭环算法和面向前馈的开环算法。这两种方式均基于内插滤波器技术，区别在于