用于DVB-S的全数字QPSK解调器方案-计算机工程与应用

比，系统结构简单，后级模块的性能对前级没有影响，反馈只
存在于各功能模块内部，系统反应时间短。与文 Nhomakorabea[2]中的方
基金项目：广西壮族自治区自然科学基金（the Natural Science Foundation of Guangxi of China under Grant No.桂科自 0640168，No.桂科自 0991018Z）；广西科学研究与技术开发计划项目（No.桂科转 0815002-12）；信息与通信技术广西重点实验室基金资助；2007 年广西区研 究生创新资助项目（No.ZYC0204）。
1 引言
DVB-S 为数字卫星广播系统标准，QPSK 由于在卫星信道 上具有理想的误差保护特性而被 DVB-S 采用[1]。传统接收机 解调器相干解调时，需要载波恢复，多采用反馈机制，不断调 整本地相干载波的频率和相位，无限逼近发送载波的频率和 相位，可纠最大频偏小。全数字解调方式不调整本地相干载 波的频率和相位，而是对接收到的数据进行分析，提取其中包 含的收发两端之间相偏、频偏和码元时钟信息，修正接收到的 数据，消除频偏、相偏，提取码元时钟，达到相干解调目的，只 要在一定的频差范围内，都可以实现解调。基于全数字接收 机的这些特点，本文设计了一种用于 DVB-S 的全数字 QPSK 解调器方案。
采用各功能模块独立实现方式，后级模块性能不会对前级模
块性能造成影响，系统结构简单。但由于各功能模块采用前
馈算法实现，算法较为复杂，硬件实现难度大。与反馈结构相
比虽然有较好的高速处理性能，但对信噪比要求高，并不满足
DVB-S 标准所规定的卫星信道传输要求。
在上述两种方案基础之上，本文设计了一种结构简单、算
法易于 FPGA 硬件实现、可纠频偏范围大、性能较稳定，适用于
DVB-S 的全数字 QPSK 接收机解调器方案，克服了上述两种
方案中的不足之处。
如图 1 所示，送入 A/D 变换器的 QPSK 信号以一个复信号
的形式给出。
å r(t) = anh(t - nT - τ)ej(2πfo t + θ) + N(t) n
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2011，47（13）
Computer Engineering and Applications 计算机工程与应用
用于 DVB-S 的全数字 QPSK 解调器方案
常洪明，林基明，符杰林，唐永军 CHANG Hongming，LIN Jiming，FU Jielin，TANG Yongjun
桂林电子科技大学 信息与通信学院，广西 桂林 541004 School of Information & Communication Engineering，Guilin University of Electronic Technology，Guilin，Guangxi 541004，China
CHANG Hongming，LIN Jiming，FU Jielin，et al.All-digital QPSK demodulator solution for DVB-S puter Engineering and Applications，2011，47（13）：74-76.
（1）
其中 h(t) 是发送滤波器的冲激响应，an 是发送的数据码元，T
是码元宽度，N(t) 是加性白噪声，τ 是瞬时时间相位，fo 是载
波频率，θ 是载波相位。将该复信号的实部和虚部分别认为
是 QPSK 信号的 I 路和 Q 路，每路相当于 2PSK 信号。从结构
上看，该方案各个功能模块独立实现，与文献[1]中的方案相
2 全数字 QPSK 接收机解调方案
根据 DVB 标准，文献[2]给出了一种全数字正交幅度调制 （Quadrature Amplitude Modulation，QAM）解调器方案，该方 案采用闭环反馈方式，一方面，系统结构比较复杂，各部分之 间性能存在相互影响，增加了系统不稳定性；另一方面，由于 数字实现时各部分的时延，闭环反馈增加了整个系统反应时 间。文献[3]给出了一种开环前馈全数字接收机方案，该方案
摘 要：根据 Digital Video Broadcasting-Satellite（DVB-S）标准，设计了一种结构简单、算法易于 FPGA 硬件实现、可纠频偏范围 大、性能较稳定的全数字正交相移键控调制（Quadrature Phase Shift Keying，QPSK）解调器系统实现方案，经过企业 FPGA 硬件 平台调试，已被某商业产品采用。 关键词：数字卫星广播系统标准（DVB-S）；正交相移键控调制（QPSK）；现场可编程门阵列（FPGA） DOI：10.3778/j.issn.1002-8331.2011.13.022 文章编号：1002-8331（2011）13-0074-03 文献标识码：A 中图分类号：TP393
Abstract：An all-digital Quadrature Phase Shift Keying（QPSK） demodulator system，which has simple structure，easy FPGA hardware implementation，wide range of correction to frequency offset and reliable performance character，is designed for the Digital Video Broadcasting-Satellite（DVB-S）.The solution has been tested on the FPGA hardware platform of a company and been implemented in a commercial product. Key words： Digital Video Broadcasting-Satellite（DVB-S）；Quadrature Phase Shift Keying（QPSK）；Field-Programmable Gate Array（FPGA）