王斐 开题报告 基于FPGA的QAM调制解调器

王斐 开题 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 基于FPGA的QAM调制解调器 淮 阴 工 学 院 毕业设计 机械毕业设计下载球磨机的毕业设计下载关于网络爬虫的毕业设计下载关于网络爬虫的毕业设计下载河南城建学院毕业设计论文下载 (论文)开题报告 学 生 姓 名: 王斐 学 号: 1101312212 专 业: 通信工程 基于FPGA的QAM调制解调器的研究设计(论文)题目: 与设计 指 导 教 师: 常波 2013 年 3 月 1 日 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告 1(结合毕业设计(论文)课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 200 0字 个人自传范文3000字为中华之崛起而读书的故事100字新时代好少年事迹1500字绑架的故事5000字个人自传范文2000字 左右的文献综述 文 献 综 述 1 引言 众所周知，信息传输的核心问题是有效性和可靠性，调制解调技术的发展正是体现了这一思想。从最早的模拟调幅调频技术的日益完善，到现在数字调制技术的广泛运用，使得信息的传输更为有效和可靠。而传统的频率调制和相位调制两种数字调制方式都存 [1]在频谱利用率低、抗多径衰落能力差、功率谱衰减慢、带外辐射严重等不足。 正交振幅调制(QAM)是一种相位和振幅联合控制的数字调制技术，它不仅可以得到更高的频谱效率，而且可以在限定的频带内传输更高速率的数据。QAM在当今通信领域扮演着重要的角色，因此对QAM进行深入研究具有重要的理论和现实意义。QAM调制作为一种新的调制技术，不仅在移动通信领域应用，而且在有线电视传输、数字视频广播卫星通信(DSB(S)等领域也都得到广泛应用。QAM调制技术之所以得到如此广泛的应用，在于它具有很高的频带利用率，这在带宽资源不是很丰富的移动通信和卫星通信中更显现出该调制技术的优越性。 要本文将高效数字调制方式QAM和软件无线电技术相结合，在大规模可编程逻辑器件FPGA上对16QAM算法实现。而FPGA以其功能强大、开发周期短、可重复修改、开发工具智能以及可软件升级等特点成为无线通信领域硬件设计的首选方式之一。因此，研究基于FPGA的QAM调制解调技术在当今频谱资源日趋紧缺的情况下有很大现实意义。 2 QAM及FPGA技术的发展现状 2.1 QAM 发展概况 QAM并不是一种新的调制方式，早在10几年前就已经在有线通信系统中得了广泛的应用，但在无线信道中的应用在最近几年才刚刚兴起，主要应用于数字电视这样的宽 [13]带系统中，在无线窄带系统中的应用范围还非常有限。 在国际上，最早将QAM调制应用于无线窄带通信系统的是摩托罗拉公司，在摩托 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告 罗拉公司的数字集群系统iDEN中，在25KHz带宽的信道中实现了16QAM的调制解调，但它依托于系统，未形成独立的产品，而且出于商业利益的考虑，摩托罗拉公司并未公开其技术细节。市场上现有的应用于无线信道的QAM调制解调芯片全是应用于数字电视系统或有线系统，至今还没有应用于无线窄带通信系统的QAM调制解调芯片面市。 研究QAM调制的文章很多，可多数是讨论如何应用于数字电视系统的文章，而且这些文章研究的重点集中在解调中的载波提取部分，对QAM调制解调的整个系统进行完整的论述的文章很少。在实现方法及过程中，多数文章内容以软件仿真为主，而且大多文章只实现系统的某个模块，介绍用FPGA 硬件实现的文章更是寥寥无几。根据调研资料显示，在国内公司中将QAM调制技术应用于窄带通信系统的实际案例少之又少。上海506研究所和天津通广集团下属的一个通信机部门现在正在做这方面的研究，但至今都未形成产品，在实际的应用中还有所欠缺。 2.2 FPGA的发展概况 FPGA,CPLD.DSP和CPU被称为未来数字电路系统的3块基石，也是目前硬件设计研究的热点。在以往的数字信号处理实现中，大多都采用ASIC和DSP，但这两类器件都有各自的缺陷。FPGA可以看作是介于ASIC和DSP之间的一种实现手段，它既具有ASIC的高速处理能力，又拥有很好的可重构性能，而且开发成本低，开发周期短，优势十分明显。FPGA的结构一般分为三部分:可编程逻辑块、可编程内部连线和可编程VO模块。世界上主要的FPGA生产商是美国Altera公司和Xilinx公司，总共占据了全球市场份额的60%以上。当前，Altera公司的主流产品包括Stratix系列和Cyclone系列，其中，Stratix系列的规模比较大，而Cyclone系列具有中规模、低 [3][4][7]成本、高性价比等特点。 近些年来，FPGA工艺发展迅猛，FPGA的工作频率也在不断的提高，并且处理能力增强。随着大规模可编程逻辑器件的快速发展，系统的设计进入了“片上可编程系统(SOPC)” 的新纪元，越来越多的新型FPGA内嵌CPU或者DSP内核，支持软硬件协同设计。芯片的发展趋势是高密度、低功耗和低压，国际各大公司都在积极研发并扩充其IPcore库，以更优化的资源满足用户的需求从而扩大市场。 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告 3 “基于FPGA的QAM调制解调器”研究的目的和意义 为了满足现代通信系统对传输速率和带宽提出的新要求。人们不断地推出一些新的数字调制解调技术。正交幅度调制解调(quadrature ampli-tude modulation and demodulation)就是一种高效的数字调制解调方式。与其它调制技术相比，这种调制解调技术能充分利用带宽，且具有抗噪声能力强等优点。因而在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信等领域得到广泛应用。 [9] [10]虽然研究QAM调制的文章很多，但主要讨论应用于数字电视系统的情况，而且研究的焦点集中在解调算法中的载波提取环节，很少有文章对QAM调制解调的整个系统进行完整的论述，尤其将QAM应用于高频窄带信道的文章更是寥寥无几。 [6]鉴于此，本文融合了软件无线电技术思想，以FPGA为开发平台，研究了16QAM调制技术的特点、原理、实现方法，为16QAM向64QAM、128QAM技术以及更高阶MQAM扩展和延伸提供原始参考模型, 为实际的QAM无线通信系统的研究提供理论依据和实验数据参考，为QAM调制解调芯片在无线通信中的应用提供研究范例。 4 结束语 多进制正交振幅调制由于具有很高的频谱利用率，而被广泛应用在中、大容量数字微波通信系统的载波键控方式之中。特别是当MQAM在未来4G移动通信采样以OFDM为主导技术的基带调制中，它将成为实现大容量的重要调制技术。针对QAM调制解调技术在有线电视领域的广泛应用,提出了一种基于FPGA的全数字16QAM调制解调方 [2]案,采用VHDL等硬件描述语言进行模块设计,给出各模块时序仿真图,并对系统中涉及到的定时同步问题进行阐述,最终正确实现16QAM全数字调制解调。从Simulink模型自动生成FPGA实现代码的设计 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 ，使得设计者可以利用Simulink快捷灵活的仿真功能和Matlab强大的数据分析能力进行FPGA系统级的仿真，并使得设计者从手工编写VHDL实现代码的繁琐工作中解放出来，从而专注于在Simulink中搭建系统模型，缩短了设计周期，提高了设计的灵活性，很容易就可以修改Simulink模型的属性和结构，重新生成实现代码，使得设计的模型很容易被继承重用。本文利用EDA技术来实现16QAM调制器的设计是现代数字通信与EDA技术相结合的一个典型应用，这种电子设计的自动化方法也必将在数字通信领域得到广泛的应用。 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告 参 考 文 献 1 薛定宇，陈阳泉.基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用(第2版). 北京:清华大学出版社，2012.2 2 西瑞克斯(北京)通信设备有限公司.无线通信的MATLAB和FPGA实现. 北京:人民邮电出版社.2009.6 3 戴岚，罗武忠，王玉. 短波16QAM信号数字解调算法的仿真，2006 4 CotterW.Sayre编,张之超等译.无线通信设备与系统设计大全.北京:人民邮电出版社，2004:51 5 J.Mlitola，“The Software Radio Architecture”IEEE Communications Magazine May 1995 6 樊昌信，曹丽娜.通信原理(第6版). 北京:国防工业出版社，2010.2 7 黄智伟. FPGA系统设计与实践.北京:电子工业出版社，2005.4 8 CHRIS DICK，FRED HARRIS，MICHAEL RICE. FPGA Implementation of Carrier Synchronization for QAM Receivers. Department of Electrical and Computer Engineering, Brigham Young University，2002 9 昊海涛，梁迎春，陈英俊.基于FPGA的全数字FSK调制解调器设计.现代电子技术2008.8 10 邵玉斌. Matlab/Simulink通信系统建模与仿真实例. 北京: 清华大学出版社，2008年 11 李贺冰. Simulink 通信仿真教程. 北京:国防工业出版社，2006.5 12 邵佳，董辰辉. MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真实例精讲. 北京:电子工业出版社，2009.6 13 马娅娜.基于FPGA的QAM调制解调技术研究[D];西安电子科技大学;2007年 14 于风云.张平;QAM调制与解调的全数字实现[J];现代电子技术;2005年03期 15 崔景城.FPGA在软件无线电技术中的应用[J];无线电工程;2001年06期 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告 2(本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径) 1 本课题要研究或解决的问题 本课题的研究任务是开发基于FPGA的QAM调制解调器，按照Matlab/Simulink/DSP Builder/QuartusII流程进行设计。 需要解决以下两个方面的问题: 1 16QAM调制解调器的设计。 该部分设计可分为如下两个部分: a)Matlab/Simulink建模; b)在Simulink中仿真并生成VHDL代码 2 16QAM调制解调器的设计在FPGA上的实现。 [5]注意事项:a)必须熟练掌握16QAM调制解调器的原理和实现方法; b)必须熟悉FPGA的结构、功能等相关知识; c)必须熟练掌握Matlab的相关操作; d)对Matlab/Simulink/DSP Builder/QuartusII设计流程必须准确把握。 2 研究方案 2.1 设计流程 Matlab/Simulink建模 simulink模型文件转换成 调试VHDL文件 试试 综合、适配、布线、布局 试验(QuartusII) 试 FPGA 系统实现 图2.1 设计流程图 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告 2.2 16QAM调制解调器的设计方案 2.2.1 设计思路 本文选取16QAM作为研究对象，是因为它在QAM调制解调中具有典型的代表意 [11]义，一方面，阶数越高，QAM调制效率就越高，但QAM调制的抗干扰能力也越差;另一方面，QAM阶数越低，解调部分越易实现。本文融合了软件无线电技术思想，以FPGA为开发平台，搭载了系统带宽为1350Hz，支持数据码率为4000Baud，调制载频1MHz的16QAM调制解调系统。对所掌握的资料进行综合分析后可得到如下的结论: [12]1 QAM调制环节中基带成形滤波器采用平方根升余弦滚降滤波器。 2 QAM解调环节中载波提取主要采用数字科斯塔斯环或其变形的方法。 3 QAM调制解调算法主要采用FPGA技术实现，因为在调制解调的环节中 用到了多个滤波器(基带成形滤波器就是一个横向滤波器)，FPGA中的乘累加运算如 [15](MAC)结构对滤波器这种运算的支持比较好。 4 由于QAM的速率相对于载波的频率是非常低的，所以QAM解调中的时钟恢复相对较容易，可以选取插入导频法、抽样内插法、锁相环法等方法实现。本课题主要研究将QAM调制应用于窄带信道，完成系统的主要部分设计并实现调制解调过程中的关键环节。 2.2.2 总体实现步骤 1 首先对16QAM调制解调原理进行了阐述，建立了16QAM调制解调系统的数学模型，然后通过分析提出基于FPGA的16QAM调制解调系统的设计方案。 2 根据分析的调制解调器的基本原理，在Simulink中进行图形化设计和仿真 [14]3 把设计转到硬件上加以实现，利用DSP Builder将Simulink的模型文件 (.mdl)转化成通用的硬件描述语言VHDL文件，经过波形仿真后，下载到ALTERA公司的Cyclone系列的FPGA芯片中。 FPGA器件的QAM模型实现 在Simulink中完成仿真验证后，就需要把设计转到 [8]硬件上加以实现。这是整个DSP Builder设计流程中最为关键的一步，在这一步，可以获得针对特定FPGA芯片的VHDL代码。最后，对应FPGA开发板上的硬件连接，锁定Pin，并作好跳线设置，编程，下载。 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告 3 进度安排 2013-02-24 ~ 2013-03-08 外文资料翻译，完成开题报告 2013-03-09 ~ 2013-03-10 开题答辩 2013-03-11 ~ 2013-04-14 硬件框图设计，PCB板制作 2013-04-15 毕业设计中期检查 2013-04-16 ~ 2013-05-10 电路焊接、调试 2013-05-11 ~ 2013-06-07 系统统调、撰写毕业设计说明书 2013-06-08 ~ 2013-06-09 论文打印 2013-06-10 交毕业设计说明书及相关资料 2013-06-12 ~ 2013-06-13 评阅毕业设计论文说明书 2013-06-14 系毕业设计考核小组审议答辩资格 2013-06-16 ~ 2013-06-17 毕业答辩 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告 指导教师意见: 1(对“文献综述”的评语: 针对基于FPGA的QAM调制解调器的发展现状和发展趋势以及FPGA在QAM在调制解调器中的应用，文献综述进行了较为全面的分析、比较和论述，对Matlab/Simulink/DSP Builder/ QuartusII的设计流程作了较为详细的阐述，并结合课题的发展趋势做出了较为客观的分析，文献综述撰写规范，符合要求。文献资料分析全面、透彻，思路严谨、合理，为顺利完成毕业设计奠定了良好的基础。 2(对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计(论文)结果的预测: 本课题研究基于FPGA的QAM调制解调器设计，针对设计给出了初步的方案，以信号与系统、数字信号处理为理论指导，结合QAM调制解调器的不同设计方法的特点，难易程度， 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 使用窗函数法设计基于FPGA的QAM调制解调器，通过Matlab/Simulink 建模并仿真生成VHDL代码，并使用QuartusII进行时序仿真和综合编译。课题有一定的深度和广度，工作量饱满，对于设计者也是一次综合使用所学知识、提高业务水平、充分联系实际的很好的锻炼机会。 指导教师: 年 月 日 所在专业审查意见: 负责人: 年 月 日