全模式國標(biāo)數(shù)字電視解調(diào)芯片研究與設(shè)計(jì).pdf

1、數(shù)字電視技術(shù)正在全世界范圍內(nèi)掀起新一輪產(chǎn)業(yè)革命,它將帶來用戶收聽廣播電視的根本性變革,并對(duì)整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。美國、歐洲、日本、韓國都已相繼開播了數(shù)字電視節(jié)目,中國也將于2008年奧運(yùn)會(huì)期間在八個(gè)奧運(yùn)城市開播地面高清數(shù)字電視節(jié)目。目前作為數(shù)字電視地面廣播系統(tǒng)核心技術(shù)的解調(diào)芯片成為眾多機(jī)構(gòu)的研發(fā)重點(diǎn)。
　　 本論文針對(duì)國標(biāo)數(shù)字電視地面多媒體廣播(DTMB)標(biāo)準(zhǔn)中包含單載波和多載波兩種傳輸模式的現(xiàn)狀,提出一套同時(shí)支持DT

2、MB系統(tǒng)單多載波傳輸模式的解調(diào)算法,并針對(duì)VLSI芯片低復(fù)雜度的設(shè)計(jì)目標(biāo)提出一套優(yōu)化的全模式國標(biāo)數(shù)字電視解調(diào)芯片架構(gòu)。
　　 首先,在分析三種主流的寬帶無線通信接收機(jī)架構(gòu)的基礎(chǔ)上,本文通過系統(tǒng)架構(gòu)級(jí)的分析研究,提出一種能同時(shí)兼容單多載波信號(hào)處理的全模式解調(diào)芯片架構(gòu)。該架構(gòu)在單多載波兩種模式下能有效地實(shí)現(xiàn)硬件資源共享,并具有統(tǒng)一的信號(hào)處理流程。
　　 接著,本文深入研究了DTMB系統(tǒng)中的同步和信道估計(jì)與均衡算法,提出了以下

3、幾種新穎的算法和硬件結(jié)構(gòu)來提高解調(diào)芯片的性能指標(biāo):(1)針對(duì)現(xiàn)有的幀同步算法無法在大載波頻偏條件下工作的問題,本文提出一種新型的載波頻偏粗估計(jì)算法,該算法利用PN序列的“移位加”特性恢復(fù)出PN序列的自相關(guān)特性,并通過相關(guān)峰的相位信息來提取出載波頻偏。(2)針對(duì)動(dòng)態(tài)信道下的同步跟蹤提出一種有效的相關(guān)峰跟蹤策略,來減小動(dòng)態(tài)信道下的漏警和誤警概率。同時(shí)針對(duì)現(xiàn)有采樣頻偏估計(jì)算法捕獲范圍較小的問題,提出一種改進(jìn)算法以支持更大的采樣頻偏,該算法在現(xiàn)

4、有算法基礎(chǔ)上結(jié)合相關(guān)峰漂移來聯(lián)合給出采樣頻偏估計(jì)。(3)針對(duì)短時(shí)延信道下的基于PN序列循環(huán)相關(guān)的信道估計(jì)方案,本文提出一種基于快速哈德馬特變換(FHT)的循環(huán)相關(guān)器實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu),與傳統(tǒng)的基于匹配濾波器的循環(huán)相關(guān)器結(jié)構(gòu)相比,所提出的新方法能夠大大減少運(yùn)算次數(shù),從而減少硬件開銷和運(yùn)算功耗。(4)現(xiàn)有的應(yīng)用于長時(shí)延信道的信道估計(jì)方案需要進(jìn)行多次迭代,并且需要多個(gè)大點(diǎn)數(shù)FFT運(yùn)算單元,本文提出基于一次迭代的優(yōu)化硬件實(shí)現(xiàn)方案,通過復(fù)用FFT運(yùn)算單元、

5、重構(gòu)幀體數(shù)據(jù)與信道沖激響應(yīng)的循環(huán)卷積等方法來有效降低硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。
　　 最后,本文在綜合前述的各種改進(jìn)算法和硬件電路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,完整地提出了DTMB全模式解調(diào)芯片的解調(diào)算法以及解調(diào)芯片的VLSI構(gòu)架,并詳細(xì)分析數(shù)據(jù)通路和信號(hào)處流流程,并對(duì)單多載波模式下各子模塊的復(fù)用情況進(jìn)行了分析。隨后介紹了一種適用于數(shù)字電視解調(diào)芯片設(shè)計(jì)驗(yàn)證的FPGA測試平臺(tái),并基于該平臺(tái)完成了DTMB全模式解調(diào)器的各項(xiàng)性能指標(biāo)的測試。測試結(jié)果表明本文所提