64QAM调制的DSP实现

摘 要： 阐述了64QAM调制的基本原理，针对TI公司生产的TMS320C6455芯片的特性提出了一种高效的实现方案，将调制星座图转化为表格，利用查表的形式实现调制。针对32 bit寄存器设计了大端模式取比特方法，并对程序中最难实现的除法设计了一种快速简单的实现方式。星座图映射证明本方案能够正确、快速地实现调制。
关键词： 查表；大端模式；DSP实现

正交振幅调制(QAM)是频谱利用率很高的一种调制方式，相比于其他调制方式，具有更高的数据传输速率，在未来通信面临的频谱危机中有着很强的竞争力。为了适应不断变化的无线信道，LTE采用了多种调制方式[1]，根据无线信道质量动态地改变调制方式，使其传输性能最优。LTE最高支持64QAM的调制方式，大大提高了数据的传输效率。
64QAM将6个硬比特调制成一个复值符号，实部和虚部各由3 bit以相同的方式调制。本文按照64QAM的原理，设计了一种基于DSP的高效实现方法：将64QAM的8种调制后的量化幅度以表格形式存储，采用查表方式调制；采用大端模式，外循环一次取96 bit；设计了高效的除法实现程序，用来计算外循环的次数。

根据64QAM形成的正交调幅法，先把待调制的比特流串并转换成I路和Q路比特流，串并的方法是：偶数位置的比特提取出来放在I路，奇数位置的比特放在Q路(这里假设第一个比特的位置序号是0)，根据表1编码，然后I路和Q路数据组合成复值符号。
本文选用TMS320C64系列作为开发使用的DSP芯片，该芯片属于高速定点DSP，所以将浮点数进行定点量化后转化为表2存储一体成型贴片电感，然后每次按照3个比特值计算偏移地址，进行相应64QAM的查表编码。

调用的主要指令有SHL、SHR、SUB，这种算法不但解决了DSP定点除法难以实现的问题，而且耗费时间也比较少，在不用并行流水线的情况下大约要150 cycle，使用并行流水更能节省时间。
3.4 星座图映射
为了验证该实现的正确性，把调制后的数据从CCS中导出，截取3 600个复制符号，导入MATLAB进行星座图映射，结果如图3所示。

4个象限共64个星座点，分布均匀，幅值、相位都正确。
64QAM是载波和相位同时调制的复合调制方式，提高了频谱利用率，节约带宽，在未来通信领域具有一定的发展前途。本文设计的DSP实现方案，利用查表方式，实现复杂度更低，更加灵活。其中大端模式的取比特的设计方法以及结合相关汇编指令设计的除法模块，大大缩减了程序运行的周期，最后的星座图映射证明64QAM的DSP实现的最终结果是正确的，可以应用于工程。
参考文献
[1] 曾召华.LTE基础原理与关键技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2010.
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