摘要:介紹了全數字調制解調器STEL-2176的結構、功能及技術特點,給出了它在點對多點寬帶無線接入系統中的應用實例。在該系統中,使用STEL-2176作為用戶站的調制解調器,采用非對稱傳輸模式,實現了16QAM信號的數字解調和QPSK信號的數字調制。
關鍵詞:寬帶無線接入 全數字調制解調 非對稱傳輸 1 非對稱傳輸 寬帶無線接入系統中通常采用點對多點的基站/用戶站模式。在大多數情況下,基站到用戶站的下行數據量遠大于用戶站到基站的上行數據量,如果上下行占用同樣的資源,勢必造成浪費。 在TDMA/FDD方式中,一種可行的傳輸模式是:上行數據采用突發數據包的方式,采用調制效率相對低的調制方式(如QPSK);下行數據采用廣播的方式,采用調制效率相對高的調制方式(如16QAM)。這種非對稱傳輸的優點是:一方面,可以根據用戶的實際需求實現動態分配帶寬以提高頻譜利用效率;另一方面,減少了上行信號每符號傳輸的比特數,從而降低了基站突發解調算法的難度。
能滿足以上要求的用于用戶站的調制解調器必須具備這樣的性能:既能解調高調制效率(如16QAM)的寬帶連續信號,同時又能調制相對低調制效率(如QPSK)的寬帶突發信號。開發STEL-2176是一個很好的選擇。 STEL-2176是一款全數字調制解調芯片,兼容IEEE802.14、MCNS和DAVIC等標準。解調部分可直接輸入高達50MHz的中頻模擬信號,信號帶寬可達8MHz,可解調16/64/256 QAM的連續信號;調制部分可輸出5MHz~65MHz的連續/突發信號,調制方式可以是BPSK/QPSK/16QAM,速率最高可達40Mbps(16QAM)。 3 STEL-2176內部結構 3.1解調部分 圖1為STEL-2176解調部分的內部結構,主要由ADC(模數轉換)模塊、DDC(數字下變頻)/AFC(自動頻率控制)/AGC(自動增益控制)模塊、濾波與時鐘恢復模塊、自適應均衡、FEC(前向糾錯編碼)模塊和時鐘模塊等組成。 ·ADC模塊 模數轉換模塊接收輸入STEL-2176的中心頻率為最高可達50MHz的中頻模擬信號,經過帶通抽樣后得到中心頻率為6MHz~7MHz的亞中頻數字信號。 ·DDC/AFC/AGC模塊 AFC對信號載波進行粗估,再由后端的自適應均衡器反饋回來的載波誤差信號細調載波本振頻率,以得到相關的載波。DDC接收6MHz~7MHz亞中頻數字信號,通過相關的載波解調出I、Q兩路基帶信號。同時輸出AGC控制信號,用來控制片外的中頻、射頻模擬信號的信號強度。 ·濾波與時鐘恢復模塊 I、Q兩路基帶信號經alpha=0.12~0.20的SRRC(均方根升余弦)濾波器消除碼間干擾,再從信號中恢復符號速率,誤差小于100PPM。 ·自適應均衡 自適應均衡除了能消除信道的各種干擾(多徑效應、調幅性干擾、調頻性干擾、相位噪聲等),還反饋載波誤差信號,以細調載波的相差和小的頻差。 ·FEC模塊
前向糾錯編碼模塊接收解調出的I、Q兩路信號,進行星座點映射,恢復數據,再對應于調制端解出幀結構,依次進行解交織、信道解碼(RS碼)、解擾,以串行或并行方式輸出原始信號,可以輸出MPEG-2結構的信號。 時鐘模塊由采樣鐘和恢復出的符號鐘產生解調部分所需的各種時鐘信號。 3.2 調制部分 圖2為STEL-2176調制部分的內部結構,主要由數據接收及信道編碼模塊、星座點映射模塊、FIR濾波器及內插濾波器、調制模塊、DAC(數模轉換)模塊、時鐘模塊等組成。 ·數據接收及信道編碼模塊 接收串行輸入的原始數據,進行信道編碼(RS碼),包括交織和加擾,這些處理都是可選的。 ·星座點映射模塊 將串行比特流映射到指定星座圖的星座點上,分I、Q兩路輸出。 ·FIR濾波器及內插濾波器 I、Q兩路信號分別通過成形濾波器(32級的FIR濾波器)濾波后,輸出到內插濾波器。內插濾波器大大提高了信號的采樣頻率,以滿足大于2倍的載波信號的要求,與正交調制所需的速率相匹配。 ·調制模塊 調制模塊由DDS(直接數字合成器)和乘法器構成的正交調制器。I、Q兩路信號分別與DDS產生的SIN和COS載波信號相乘,合成后輸出。 ·數模轉換模塊 最后將數字信號轉換為中頻模擬調制信號輸出,這時的信號帶有相對于主鐘頻率的鏡像信號,即輸出的模擬信號需要片外濾波。 ·時鐘模塊 時鐘模塊與外部時鐘同步并產生調制部分所需的各種時鐘信號。 3.3 監控部分 通過STEL_2176的監控模塊串行或并行地接收外部的配置命令,發送狀態信息。對STEL_2176的監控通過訪問其內部寄存器實現。 4 STEL-2176技術特點 STEL-2176運用了全數字調制解調技術,與傳統的調制解調器相比,在系統穩定性、可靠性以及傳輸速率、載波速率和調制模式的靈活性上占有優勢。 4.1 高集成度、低功耗的芯片技術 STEL-2176使用0.35μm線寬的CMOS芯片技術,集成度高,提高了系統的穩定性和可靠性;工作電壓為較低的+3.3V,大大降低了芯片功耗,而在接口處靈活地提供了可選的I/O電壓(+5V/+3.3V)。 4.2 寬帶ADC/DAC 這是全數字調制解調技術的標志性技術,盡可能在信號通道的前端將模擬信號轉換為數字信號,以充分發揮數字信號處理技術的作用。 STEL-2176采用了10bit的ADC和DAC,能處理近10 MHz帶寬的模擬信號。因為采用帶通采樣技術,模擬信號中心頻率可達幾十兆赫。 4.3 使用了DDS技術和多速率信號處理算法
全數字調制解調器一般使用DDS技術和多速率信號處理算法,使系統在單一的參考時鐘下,可以得到幾乎連續的各種頻率的時鐘信號。因為參考源相同,這些時鐘都是頻率相關的。利用這些時鐘信號,可以得到不同的載波頻率、比特速率和控制信號。另外,傳輸信號在數字基帶處理時,運用抽取和內插等多速率信號處理算法實現了信號速率在不同數字處理器間的匹配。這樣可以實現傳輸信號的多速率和調制信號的多模式。 4.4 數字解調算法 對一個通信系統的接收部分而言,最重要的就是同步,因此載波和定時的恢復是必要的。數字解調算法的核心就是載波和定時的恢復,這也是全數字調制解調器設計的關鍵問題。 STEL-2176先恢復定時,在定時的基礎上,用完全的反饋結構進行載波恢復:先利用NDA(非數據輔助)算法對較大的頻差做粗略估計,估計的誤差饋入AFC(自動頻率控制)使本振跟蹤較大的頻差,然后利用DD(數據導向)算法估計相差及小頻差,饋入PLL(鎖相環)控制本振,跟蹤已調信號載波殘留相差。 STEL-2176數字解調算法的特點是不需要一段已知的信息碼元——前導碼,但運算量大,恢復同步的時間較長,只能用于連續解調器。 5 STEL-2176在寬帶無線接入系統中的應用舉例 圖3示出了點對多點寬帶無線接入系統中用戶站調制解調器的原理框圖。微處理器AT89C51完成對系統的監控以及配置工作,包括對STEL-2176的工作參數的配置和FPGA初始參數的裝載。FPGA完成與MAC層的交互。 接收端STEL-2176設置為輸入44MHz的中頻模擬信號,信息速率為9.92MHz,解調方式為16QAM。中頻信號經過帶通濾波器、AGC之后輸入STEL-2176,STEL-2176輸出的數據、解調時鐘輸入FPGA進行基帶處理。 發射端STEL-2176設置為輸出44MHz的中頻模擬信號,信息速率為5.12MHz,調制方式為突發的QPSK。FPGA進行基帶處理,產生突發數據包,輸出到STEL-2176,并控制STEL-2176輸出信號,中頻模擬信號再經濾波放大后輸出到ODU(室外單元)設備。 系統另外采用STEL-1109作為基站下行調制器,完成16QAM的連續調制;采用STEL-9257作為基站上行解調器,完成QPSK的突發解調,形成一套完整的非對稱傳輸的點對多點寬帶無線接入系統,已證明系統方案可行。 系統應用STEL-2176以及FPGA等一系列器件,大大簡化了系統硬件,提高了系統的可靠性和穩定性。另外,由于STEL-2176的頻譜利用效率較高,配置靈活,在點對多點的寬帶無線接入系統中使用STEL-2176作為用戶站的調制解調器顯得十分方便、有效。
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全數字調制解調器STEL-2176在非對稱傳輸系統中的應用
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簡述調制解調器的用途和分類
的設備稱為調制器。從已調制信號恢復為數字信號的過程稱為解調,相應的設備叫作解調器。調制器與解調器合起來稱為調制解調器。
在計算機連網中,往往需要將城市中的不同區域甚至不同城市、不同國家的數據裝置連接起來,使它們能相互傳輸數據。
2023-05-25 14:52:572094
單片機應用之調制解調器
調制解調器,是調制器和解調器的縮寫 ,一種計算機硬件 [1] ,它能把計算機的數字信號翻譯成可沿普通電話線傳送的模擬信號,而這些模擬信號又可被線路另一端的另一個調制解調器接收,并譯成計算機可懂的語言。這一簡單過程完成了兩臺計算機間的通信。
2023-05-25 17:19:361388
調制解調器和路由器有啥區別
調制解調器是“調制器解調器”的縮寫,意思是調制傳輸以接收和傳送數據。它是一扇通向互聯網的門,通過電纜/電話線和你家里的所有設備接收和發送數據。把它想成是使一切成為可能的翻譯,把互聯網從龐大的基礎設施高速公路翻譯成家庭和辦公室內的小通道。
調制解調器是你連接萬維網的入口。
2023-05-25 17:32:313183
調制解調器和路由器的詳細對比
、特點和工作原理,幫助讀者更好地理解這兩種設備。 調制解調器是一種用于將數字信號轉換為模擬信號和將模擬信號轉換為數字信號的設備。它通常用于在計算機和電話線之間傳輸數據。調制解調器通過一系列的調制和解調過程,將數字信號轉換為可在
2023-11-27 15:40:14540
電腦提示調制解調器出錯怎么解決
調制解調器需要相應的驅動程序來正常工作??赡苁球寗映绦虺霈F問題導致調制解調器無法正常工作??梢試L試重新安裝或更新調制解調器的驅動程序??梢酝ㄟ^設備管理器或調制解調器制造商的官方網站獲取最新的驅動程序,并按照說明進行安裝。
2024-01-17 15:30:001212
調制解調器是什么設備 調制解調器的主要功能是
調制解調器(Modem)是一種用于將數字信號轉換為模擬信號,并將模擬信號轉換為數字信號的設備。它是數字通信中的重要組成部分,用于實現計算機與電話線、光纖、衛星等傳輸介質之間的數字通信。 調制解調器
2024-01-22 11:26:42756
調制解調器的主要功能是 調制解調器的解調是什么意思
調制解調器是一種電子設備,主要用于在不同的數字和模擬通信系統之間傳遞信號。它的主要功能是將數字信號轉換成模擬信號(調制),以便在傳輸過程中進行傳遞,并在接收端將模擬信號轉換回數字信號(解調),以便
2024-01-25 14:01:21272
LoRa調制解調器的優勢 LoRa調制解調器和Wi-Fi的區別
LoRa調制解調器采用專利擴頻調制和前向糾錯技術,它融合了數字擴頻、數字信號處理和前向糾錯編碼技術。
2024-03-15 18:08:57688
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