Моделирование 16-QAM в среде MATLAB и его реализация на Altera DE2-115

Авторы: Амджад А.А.
Опубликовано в выпуске: #8(61)/2021
DOI: 10.18698/2541-8009-2021-8-727
Раздел: Информатика, вычислительная техника и управление | Рубрика: Системный анализ, управление и обработка информации, статистика
Ключевые слова: квадратурно-амплитудная модуляция (QAM), отношение сигнал/шум SNR, высокая частота, управляемый гармонический генератор, FIR-фильтр, отладочная и образовательная плата Altera DE2-115, MATLAB, Qsys
Опубликовано: 03.09.2021

Статья посвящена изучению и реализации квадратурной амплитудной модуляции (QAM) на отладочной плате Altera DE2-115. Дано определение модуляции QAM и упомянуты различные типы созвездий QAM. Рассмотрен принцип работы и модель приемопередатчика. Разработанная модель описывает процессы обработки, которые происходят в приемнике и передатчике. Рассмотрена реализация 16-QAM в среде MATLAB, показано влияние выбора FIR-фильтра на подавление принимаемого сигнала. Разработанная в среде моделирования MATLAB модель реализована на отладочной и образовательной плате Altera. Построенная модель протестирована, показаны ее выходные сигналы. Реализованный SDR позволяет обмениваться модулированными данными со скоростью 35 МГц.

Литература

[1] Winzer P.J., Gnauck A.H., Chandrasekhar S. et al. Generation and 1,200-km transmission of 448-Gb/s ETDM 56-Gbaud PDM 16-QAM using a single I/Q modulator. 36th Europ. Conf. and Exhibition on Optical Communication, 2010. DOI: https://doi.org/10.1109/ECOC.2010.5621371

[2] Makovejs S., Millar D.S., Mikhailov V. et al. Experimental investigation of PDM-QAM16 transmission at 112 Gbit/s over 2400 km. OFC/NFOEC, 2010. DOI: https://doi.org/10.1364/OFC.2010.OMJ6

[3] Kobayashi T., Sano A., Matsuura A. et al. 120-Gb/s PDM 64-QAM transmission over 1280 km using multi-staged nonlinear compensation in digital coherent receiver. OFC/NFOEC, 2011. DOI: https://doi.org/10.1364/OFC.2011.OThF6

[4] Воробьев О.В., Фокин Г.А. Проект учебно-методического комплекса «Модельно-ориентированное проектирование систем радиосвязи на основе программно-конфигурируемого радио». V Межд. науч.-тех. и науч.-метод. конф. Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании. Т. 2. СПб., СПбГУТ, 2016, с. 280−284.

[5] Фокин Г.А. Принципы и технологии цифровой связи на основе программноконфигурируемого радио: обзор современных тенденций в области создания комплекса подготовки специалистов. Труды учебных заведений связи, 2019, т. 5, № 1, с. 78–94. DOI: https://doi.org/10.31854/1813-324X-2019-5-1-78-94

[6] Shannon C.E. A mathematical theory of communication. Bell Syst. Tech. J., 1948, vol. 27, no. 3, pp. 379–423. DOI: https://doi.org/10.1002/j.1538-7305.1948.tb01338.x

[7] Yoshida M., Omiya T., Kasai K. et al. Real-time FPGA-based coherent optical receiver for 1 Gsymbol/s, 64 QAM transmission. OFC/NFOEC, 2011. DOI: https://doi.org/10.1364/OFC.2011.OTuN3

[8] Koizumi Y., Toyoda K., Yoshida M. et al. 1024 QAM (60 Gbit/s) single-carrier coherent optical transmission over 150 km. Opt Express, 2012, vol. 20, no. 11, pp. 12508–12514. DOI: https://doi.org/10.1364/OE.20.012508

[9] Kasai K., Hongo J., Goto H. et al. The use of a Nyquist filter for reducing an optical signal bandwidth in a coherent QAM optical transmission. IEICE Electron. Expr., 2008, vol. 5, no. 1, pp. 6–10. DOI: https://doi.org/10.1587/elex.5.6

[10] Huang M.-F., Qian D., Ip E. 50.53-Gb/s PDM-1024QAM-OFDM transmission using pilot-based phase noise mitigation. OECC, 2011. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/6015357

[11] Mizuochi T. Recent progress in forward error correction for optical communication systems. IEICE Trans. Comm., 2005, vol. E88-B, no. 5, pp. 1934–1946. DOI: http://dx.doi.org/10.1093/ietcom/e88-b.5.1934

[12] FIR Compiler II user guide. Altera, 2014.