地面数字电视广播系统中SRRC滤波器及FFT处理器的设计与F

北京邮电大学硕士学位论文地面数字电视广播系统中SRRC滤波器及FFT处理器的设计与FPGA实现姓名：崔振申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：门爱东20090114地面数字电视广播系统中SRRC滤波器及FFT处理器的设计与FPGA实现作者：崔振学位授予单位：北京邮电大学相似文献(5条)1.学位论文江舟卫星数字电视接收机关键算法及VLSI实现研究2007伴随着科学技术的发展，电视技术已进入数字电视时代。数字电视是电视传播领域中继黑白电视到彩色电视变革后的第二次彻底的变革。与此同时，知识经济浪潮带动了集成电路技术、信息处理技术、通信技术等一系列现代化技术的全面发展，并在数字电视的迅速成长中得到体现。卫星广播电视网以其频带宽、覆盖面广的优点，为信息传播提供了非常良好的媒介。卫星广播的传输信道具有噪声恶劣、载波频率偏差大的特点，这对卫星广播的稳定接收提出了高要求；同时，支持对未知信道参数高速扫描功能也是设计卫星数字电视接收机的难点。本文以欧洲卫星数字电视传输标准DVB-S为研究背景，从QPSK调制技术的基本原理出发，结合对卫星广播传输信道的研究，提出了适用于卫星数字电视接收系统的内接收机设计方案，包括内接收机的系统架构、定时恢复算法、匹配滤波器设计、以及在低信噪比条件下捕获大范围载波频率偏差的算法，这些均是卫星数字电视广播接收的关键所在。同时，按照ASIC设计流程，以高性能、低成本、低功耗为目标完成内接收机的VLSI实现与验证。本文主要工作包括：(1)深入调研数字电视发展状况以及DVB标准的特点。以DVB-S标准的应用为背景，结合四相相移键控(QPSK)调制技术的原理以及前向纠错编码技术，对接收系统进行性能分析。(2)系统分析卫星广播传输信道的特性，并对传输信道进行建模。广泛调研现有卫星数字电视广播接收系统的结构，包括天线、高频头、调谐器(TUNER)、数字卫星设备控制总线(DiSEqC)以及信道接收芯片。重点针对信道接收芯片中的内接收机进行算法级建模，其中包括信道参数高速扫描模块、抗混叠滤波器、定时恢复环路、载波恢复环路以及匹配滤波器等。(3)利用传输信道的模型，以内接收机算法级模型为仿真平台，比较各种实现方案的性能，并定性分析各模块之间的性能影响，根据结果提出一种高性能的内接收机设计方案，并对该方案中采用的算法进行优化。该方案可在恶劣噪声下快速捕获较大的载波频率偏差，从而完成正确解调，同时充分考虑算法复杂度并优化VLSI实现结构，减小了内接收机电路面积。(4)研究定时误差检测算法以及抛物线内插器原理，优化定时恢复环路的电路结构，同时根据设计要求提出了一种改进的数控振荡器实现方案，使定时恢复环路可正确恢复出2M～45MHz范围内的可变符号速率时钟。(5)采用CSD编码技术表示FIR滤波器各抽头的系数，并以局部搜索方法对系数进行优化，实现了无乘法器结构的FIR滤波器，从而大大简化了电路实现复杂度。(6)利用卫星数字电视广播系统中接收信号的频谱特性，提出一种基于离散傅立叶变换的载波恢复算法。该算法可在低信噪比的情况下捕获大范围的载波频率偏差，同时精确消除信号中的相位误差。该算法对接收信号频谱的分析为信道参数(如符号率、信道频率)的捕获提供了有效估计值，因此提出了一个快速扫描信道参数的工作流程。本文在该算法性能与实现复杂度之间权衡，减少离散傅立叶变换的计算长度并优化实现结构，使得该算法可以较小的电路面积实现。2.学位论文秦雷改进收敛的单载波数字电视地面广播均衡算法研究2007自适应均衡是单载波数字电视地面广播传输系统中的关键技术之一，它决定了接收机所能达到的最佳性能，也是接收机中计算复杂度最大的模块。本文的主要工作就是根据数字电视地面广播信道的特点，研究高性能和低计算复杂度的均衡器，以达到性能和计算复杂度的较好折衷。本文首先介绍了数字电视的概念、优点和数字电视广播系统的分类，以及当今世界上主流数字电视地面广播系统的发展史。分别以ATSC和DVB-T为代表，介绍了两种不同技术流派的帧结构、原理和关键技术，并比较了这两种技术的优劣。然后介绍了无线信道对于传输信号造成的影响，其中的小尺度衰落对于接收机性能的影响更为复杂，根据信号参数和信道参数之间的关系，我们给出了小尺度衰落信道的分类。然后讨论了无线通信系统的建模，接着给出了一组代表不同类型的典型数字电视地面广播信道，它们能够全面地测试所设计均衡器的性能。然后，我们回顾均衡理论，分析各种均衡器在数字电视地面广播环境下的工作特性和计算复杂度。接着，我们给出了带通自适应判决反馈均衡器的实现结构，并把维纳滤波的几何解释应用于该实现结构，使得更清晰地理解带通自适应判决反馈均衡器。为了在性能和计算复杂度之间取得较好折衷，我们把LMS自适应的分数间隔判决反馈均衡器作为基本结构，并把相关的操作统一到符号速率上，这有助于我们更好地理解LMS自适应的分数间隔判决反馈均衡器的工作过程，然后给出了该基本结构参数选择的工程指导原则。在此基础上，我们提出了鲁棒控制的自适应均衡算法，该算法从两个方面改进均衡器的性能：反馈尽可能准确的判决值和生成尽可能精确的误差信号，然后我们给出了与之密切联系的控制参数的指导原则。仿真结果表明改进的鲁棒自适应均衡器即使在恶劣信道下也能平滑地收敛到稳定工作。接着，我们回顾了硬件可实现自适应均衡器的基础：算法实现的硬件方案和流程，定点自适应算法的理论。然后给出了具体实现的两个部分：均衡器算法到硬件实现的映射，另一方面是均衡器定点设计问题。我们根据不同信号的重要性和对于定点的敏感程度来确定合适的位宽，并出给了位宽选择的流程，并通过仿真确定了最终的位宽。由于定点噪声在自适应均衡器环路中积累会导致性能的下降，在极端情况下，会导致均衡器的崩溃。所以，我们提出了简单的对称leaky-LMS算法，以抑制抽头系数趋向于任意大值(参数漂移)。仿真结果表明该算法能够有效地降低均衡器定点化带来的性能损失。最后，为了进一步提高自适应均衡器的性能，我们把子带自适应滤波和鲁棒自适应均衡器结合起来，提出了鲁棒控制的子带自适应均衡算法。训练序列期间尽可能充分地收敛，可以降低均衡器后续工作的压力。子带自适应滤波能够在不增加计算复杂度的情况下，加快自适应均衡器的收敛速度，这个特性对于已经高计算复杂度的数字电视地面广播自适应均衡器是非常重要的。我们首先回顾了与子带自适应滤波相关的概念和理论，这是我们后续工作的基础。然后，我们把子带自适应滤波应用于前面设计的鲁棒自适应均衡器，子带自适应的方式采用闭环结构，子带自适应滤波用于前馈滤波器。根据分数间隔判决反馈均衡器的等效结构，我们得到子带自适应的LMS分数间隔判决反馈均衡器，仿真结果表明鲁棒控制的子带自适应均衡器能够大大加快收敛速度，更快地进入稳定工作。3.学位论文林文敏基于导频OFDM信道估计算法及VLSI实现研究2006随着科学技术的发展，电视技术也进入了数字电视时代。数字电视广播主要通过卫星、有线、地面无线等几种方式实现。而地面数字电视广播的传输信道，由于存在多径干扰、多普勒频移和同频干扰等，是三种数字电视广播方式中最为恶劣的一种。如何在恶劣的地面广播环境下，设计一个工作稳定的接收系统仍然是地面数字电视广播系统的根本技术难点和研究焦点所在。OFDM调制技术因其有很强的抗多径干扰能力和高的频谱利用率，在数字电视系统中应用非常广泛。本文以欧洲地面传输标准DVB-T为背景。从OFDM技术的基本原理出发，结合无线信道特性的研究，提出了适合于COFDM系统的内接收机的主要算法，包括信道估计和均衡技术、相位噪声的抑制、同频干扰的补偿和可信度的量化，这是地面数字电视广播的关键所在。本文的主要工作包括：1、简单介绍了数字电视发展的现状，引入了正交频分复用(0FDM)调制技术概念。从OFDM的基本原理出发，简要介绍OFDM技术的优缺点。2、系统分析了无线传播信道的特性，阐明了信道估计和均衡的重要性，并以欧洲地面传输标准DVB-T为例，阐述了基于导频的OFDM系统。描述了现有的信道估计与均衡算法，并在此基础上，通过仿真比较了二维线性内插、高斯内插以及在时域上采用线性插值，频域上维纳滤波插值的信道估计方法，本文选用了时域上线性插值，频域上维纳滤波的信道估计算法。这种算法使性能和复杂度得到比较好的折衷。3、分析了相位噪声和同频干扰对OFDM系统的影响。提出了一种有效抑制相位噪声的方法，使系统能够在较差的调谐器下正常工作，可以降低整个解调系统的成本。对于同频干扰的去除，本文结合软判决信息，采用擦除法进行补偿。这种方法可以同时达到检测同频干扰的目的，复杂度也较低。在软判决信息的获取过程中，需要了解信道状态信息，文中提出一种有效提取信道状态信息的方法，大大提高了软判决的性能。4、由于信道估计存在时延，必须对数据进行存储，同时维纳滤波需要用到复数滤波器，因而在整个解调器芯片中占用很大的面积。论文对整个电路进行了时序上的控制和乘法器复用的方法，显著减少了芯片面积。中国数字电视地面传输标准即将出台，本文在最后对清华大学提出的基于TDS-OFDM的DMB-T系统给予简要介绍。本文基于OFDM系统的各种算法对DMB-T系统具有很高的借鉴价值。4.期刊论文韩雪峰.黄焱.HANXue-feng.HUANGYanDVB卫星电视节目的实时播放和记录-中国有线电视2005,(9)为了给数字电视广播提供丰富的节目源,针对应用于DVB系统的MPEG-2传送流,实现了实时预览和记录,经过选择记录的视频和音频PES流可以通过再复用,应用于各种数字电视广播系统.同时对DirectShow推模式下的源采集滤波器和MPEG-2传送流解复用滤波器的实现框架和设计方法进行了深入的讨论.5.学位论文纪晓平有线数字电视广播系统信道编码与多频点调制的FPGA实现2008随着数字电视全国范围丌播时间表的临近，数字电视技术得到很大发展，数字电视信号在信源基带数据和信道传输等方面已经进一步标准化，数字电视传播途径也越来越广，在卫星、地面及有线电视网中传输数字电视信号得到迅速发展。借着2008年奥运的东风，数字电视领域的应用研究方兴未艾。本课题目的是完成有线数字电视广播系统的重要设备--调制器的设计和实现，核心器件选用FPGA芯片。系统硬件实现以国家标准GY/T170-2001(有线数字电视广播信道编码与调制规范)为主要依据，以Xilinx公司的Virtex系列(Virtex4，Virtex5)芯片及相关开发板(ML402、ML506)为平台，主要任务是基于相关标准对其实用技术进行研究和开发。完成了信道编码和调制的模块划分、VerilogHLD程序的编写(或IP核的调用)和仿真以及在板调试和联调等工作，设计目的是在提高整个系统集成度的前提下实现多频点调制。本文在研究现有数字电视网络技术和相关产品的基础上，以国标GY/T170-2001为主要依据并参阅了其他的相关标准，提出了多频点QAM调制器的实现方案。整个工作包括：模块划分，完成了基带物理接口(输入)、包头反转与随机化、RS编码、卷积交织、码流变换、差分编码、星座映射、基带成型(包括Nyquist滤波器、半带滤波器、CIC滤波器的设计或模块调用)、高端DAC的配置(输出)等模块的VerilogHLD程序的编写(或者IP核调用)和仿真等工作；成功进行了开发板板级调试，调试的过程中充分利用Xilinx公司的开发板和调试软件ChipScope，成功设计了验证方案并进行了模块验证；最后进行了各模块联调工作，设计了系统验证方案并成功完成对整个系统的验证工作。经测试表明，该系统主要性能达到国家相关标准GY/T198-2003(有线数字电视广播QAM调制器技术要求和测量方法)规定的技术指标，可以进入样机试生产环节。本文链接：授权使用：上海海事大学(wflshyxy)，授权号：49865eb7-549f-45e6-8c3d-9dec003e8aae下载时间：2010年9月9日