[发明专利]一种多载波QAM映射/解映射电路的方法

说明书

本发明属于通信和数字集成电路技术领域，更具体地，涉及一种多载波QAM映射/解映射电路的方法。可以在不同阶数解映射之间复用计算单元，并最小化计算量和阈值存储量的解映射算法；本发明将不同阶数的QAM调制解调整合到单一模块中，并最大化地利用了不同阶数的映射/解映射之间的公共部分，减小了面积开销；另外，还利用了DFX技术，创造性地解决了比特分配的数据分发和收集问题，极大地改善了芯片面积和时序。

技术领域

本发明属于通信和数字集成电路技术领域，更具体地，涉及一种多载波QAM映射/解映射电路的方法。

背景技术

QAM(Quadrature Amplitude Modulation)正交幅度调制是一种在两个正交载波上进行幅度调制方式，这两个载波通常是相位差为的正弦波，因此被称作正交载波，这种调制方式因此而得名。从纯粹的数据变换角度来说，QAM映射的目标是将一个符号集合(其中的每个符号以二进制表示)映射为复平面上的一个点，其实部和虚部分别为两个正交载波的幅值；QAM解映射为其反过程，目标是将复平面上的一个点恢复为以二进制表示的符号。类似于其他数字调制方式，QAM映射方案可以用星座图方便地表示，星座图上每一个星座点对应于符号集中的一个符号，设正交幅度调制的发射符号集大小为 N，称之为N-QAM。QAM广泛用作数字电信系统的数字调制方案，例如 802.11 Wi-Fi 标准就采用了QAM作为映射方法，通过设置合适的符号集合大小，QAM 可以实现任意高的频谱效率，仅受通信信道的噪声水平和线性度的限制。在信道状况良好，通信数据极高的场景，如光纤通信中，高阶QAM调制(如256-QAM)也被广泛使用。

由于对QAM映射/解映射进行比特和功率加载是近年发展出的技术，目前对这一通信方法的实现大部分没有进入工程阶段，是通过通用处理器，而非专用芯片实现，亦没有公开的直接生成相应模块的方法。在工程上的做法是分别实现独立的、面向不同调制阶数的调制解调模块，然后通过数据分发/收集网络进行复用。但是，采用这种方式，由于在QAM映射/解映射模块的设计上，没有复用不同阶数映射/解映射过程中的公共部分,而是以分立单元实现，带来了计算上的冗余；为实现可重配的比特分配，实现了两个大规模的数据分发/收集网络，然而，比特分配的重新配置并不是高频事件(其间隔往往以小时，甚至以天为单位)，因此这两个网络的能力基本是冗余的。综上，现有的方式会导致更大的芯片面积开销，其开销随并行度n呈增长，更长的关键路径时延，随并行度n快速增长，更高的功耗，以及，需要在已有的QAM映射/解映射模块的基础上开发，如果通过购买IP得到调制解调模块，完整模块的实现会被限制在特定体系结构下(如某家特定商业公司的FPGA)。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中的缺陷，提供一种多载波QAM映射/解映射电路的方法，提高了效率，降低了时延及芯片面积开销。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种多载波QAM映射/解映射电路的方法，包括以下步骤：

S1. 硬件描述文件(.v文件)和ROM文件(.bin文件)通过SpinalHDL语言产生；

S2. ROM生成：1.根据目标模块所需要支持的映射阶数和功率分配，产生所有阶数的星座图符号数据，按照映射模块的地址分配方式产生ROM文件，记为symbol.bin；2.根据目标模块所需要支持的解映射阶数和功率分配，产生所有阶数所需的判决阈值，按照解映射模块的地址分配方式产生ROM文件，记为threshold.bin；

S3. 数据分发/收集网络生成：1.使用SpinalHDL语言编写生成如下生成器：a.对于比特分配网络，根据当前比特分配，将输入比特逐个连接到输出端的有效比特位，并将分配数小于位宽端口的无效比特位置记为0；b.对于比特收集网络，根据当前比特分配，将输入比特中的有效比特位逐个连接到输出，并将输入中的无效比特位置记为0；2. 根据初始比特分配，产生比特分配网络和比特收集网络的硬件描述文件，记为bitAlloc.v和bitCombine.v；