摘 要：
ASIC 芯片已广泛应用于通信领域，其设计时合理平衡性能和资源，实现具体场景下的最优设计是一项重要工作。本文从题目要求出发，使用 MATLAB 软件构建了信号传输系统仿真框架，包括数字信号生成器、 16-QAM 调制和解调、色散效应模拟与补偿、相噪和加性高斯白噪声的模拟。在此框架上对各任务要求分别进行了算法设计与硬件实现。
针对任务一， 首先通过傅里叶变换分析了信道中色散效应与相位噪声的耦合机制。 然后提出了将色散效应与相位噪声去耦合的方法， 即根据色散效应与相位噪声产生的时移和频移进行补偿处理。 对经过这种补偿处理后的纯净相位噪声进行了分析， 提出了使用分段线性插值算法进行相噪补偿的方法。 并经推论和仿真实验验证得到在本算法的假设下采用合适的傅里叶窗口大小， 能在满足 RSNR 代价<0.3 dB 条件下使 Pilot 开销最小为 2/256。最后进行了 ASIC 算法设计（硬件设计） ， 根据题意给出了算法的电路结构。
针对任务二，首先确定一种导频最佳的插入方式，即首尾插入方式。然后通过 MATLAB响应面实验工具建立色散、线宽与误码率的关系，在合理忽略色散对误码率的影响的前提下，分析不同线宽下误码率与窗口大小的关系和固定线宽条件下窗口大小与 RSNR 代价的关系，从而得到在设定误码率和满足 RSNR 代价<0.3 dB 条件下色散、线宽和 Pilot 开销的关系。当线宽较大时，相噪对误码率的影响较显著，窗口大小减小有利于误码率的降低，同时 RSNR 代价也会减小。
针对任务三， 综合考虑定点量化对 CR 算法的性能和资源的影响。 在任务二的基础上首先对量化过程中产生的量化噪声进行了建模分析， 得到了量化比特数和量化信噪比之间的关系。 对算法中的主要运算数据进行了数值统计用以分析量化比特数的分配。 并经推论和仿真实验验证得到在不同场景下 Polit 开销最小与芯片资源消耗相对最少的量化模型方案。 最后也进行了 ASIC 算法设计（硬件设计） ， 根据题意给出了算法的改进电路结构，并对整体芯片资源消耗进行了统计计算。
针对任务四，为了实现位宽自动优化并综合考虑性能和资源两种因素，考虑到资源与芯片实现面积和功耗有关，首先建立资源使用量化评价函数。然后以 RSNR 代价作为性能评定指标，以不同位宽向量下的 RSNR 代价与资源使用评价函数分别赋予权重因子，组成综合评价目标函数。最后提出基于禁忌搜索算法的位宽自动优化方法，以得到性能和代价综合评价目标函数的最优 Pareto 解集，即最优位宽设计方案。
最后本文对 CR 算法的相位噪声提取效果以及整个信号传输系统的抗噪声性能进行了检验，检验结果为： 该算法能较好地提取出信道中的相位噪声； 该算法提高了整个系统的抗噪声性能。
关键词： 仿真框架； CR 算法； 噪声耦合； 去耦合； ASIC 算法设计； 量化噪声
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