新一代衛(wèi)星數(shù)字電視解調(diào)器關(guān)鍵算法的VLSI實(shí)現(xiàn)研究.pdf

1、隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字廣播電視有了長足的進(jìn)展。隨著信源數(shù)字壓縮編碼技術(shù)和數(shù)字通信傳輸技術(shù)的提出，高清晰度數(shù)字電視(HDTV)的傳輸?shù)玫搅藢?shí)現(xiàn)，于是全數(shù)字電視真正出現(xiàn)了。高清晰度數(shù)字電視技術(shù)是涉及廣播電視、通信、計(jì)算機(jī)和微電子等諸多領(lǐng)域的高新技術(shù)，是集近半個(gè)世紀(jì)的圖像編碼技術(shù)與現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)等發(fā)展成就于一身的現(xiàn)代高科技的產(chǎn)物。
　　 衛(wèi)星數(shù)字廣播電視是衛(wèi)星通信的一種應(yīng)用。衛(wèi)星通信有距離遠(yuǎn)、覆蓋面大的特點(diǎn)。通信成本與通

2、信距離無關(guān)。同時(shí)，衛(wèi)星數(shù)字電視建設(shè)速度快，信號(hào)質(zhì)量高，不受自然災(zāi)害影響。在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星廣播的傳輸信道具有噪聲惡劣，載波頻率偏差大的特點(diǎn)，這也對(duì)衛(wèi)星廣播的穩(wěn)定接收提出了更高的要求。
　　 本文以歐洲新一代衛(wèi)星數(shù)字廣播電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)DVB-S2為研究背景，從其調(diào)制技術(shù)的基本原理出發(fā)，結(jié)合對(duì)衛(wèi)星廣播傳輸信道的深入研究，對(duì)適用于新一代衛(wèi)星數(shù)字廣播電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)接收系統(tǒng)的內(nèi)接收機(jī)中的關(guān)鍵算法進(jìn)行了深入研究，包括內(nèi)接收機(jī)的系統(tǒng)架構(gòu)、幀同步

3、算法、碼定時(shí)恢復(fù)算法、匹配濾波器設(shè)計(jì)以及載波恢復(fù)算法，這些均是衛(wèi)星數(shù)字廣播電視接收的關(guān)鍵所在。同時(shí)，按照ASIC設(shè)計(jì)流程，以高性能、低成本、低功耗為目標(biāo)完成對(duì)這些關(guān)鍵算法的VLSI實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證。
　　 本文的主要工作包括：
　　 (1)深入調(diào)研當(dāng)前高清晰度數(shù)字電視的發(fā)展?fàn)顩r以及目前世界各國正在開發(fā)和應(yīng)用的數(shù)字衛(wèi)星廣播電視標(biāo)準(zhǔn)。以歐洲新一代衛(wèi)星數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)DVB-S2的應(yīng)用為背景，結(jié)合其多樣化調(diào)制技術(shù)的原理以及革新的前向

4、糾錯(cuò)編碼技術(shù)，闡述其技術(shù)上的主要優(yōu)勢(shì)、目前的進(jìn)展和未來的應(yīng)用前景。
　　 (2)對(duì)衛(wèi)星廣播傳輸信道進(jìn)行建模，并分析其關(guān)鍵的信號(hào)特征。廣泛并深入研究當(dāng)前衛(wèi)星數(shù)字電視廣播接收系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)，包括接收天線、高頻頭(LNB)、調(diào)諧器(TUNER)、數(shù)字衛(wèi)星設(shè)備控制總線(DiSEqC)以及信道接收芯片。重點(diǎn)針對(duì)信道接收芯片中的內(nèi)接收機(jī)的關(guān)鍵模塊進(jìn)行算法級(jí)建模，其中包括抗混疊濾波器、幀同步、碼定時(shí)恢復(fù)環(huán)路、載波恢復(fù)環(huán)路以及匹配濾波器等。

5、r>　　 (3)利用傳輸信道的模型，對(duì)內(nèi)接收機(jī)中的一些關(guān)鍵算法級(jí)進(jìn)行模型的仿真平臺(tái)搭建，比較各種實(shí)現(xiàn)方案的性能，并定性分析各模塊之間的性能影響，根據(jù)仿真結(jié)果提出一種高性能的內(nèi)接收機(jī)設(shè)計(jì)方案，并對(duì)該方案中采用的算法進(jìn)行優(yōu)化。該方案可在惡劣噪聲和極限載波頻偏下快速完成幀同步，在此基礎(chǔ)上糾正載波頻偏和相偏，從而完成正確解調(diào)，同時(shí)充分考慮算法復(fù)雜度并優(yōu)化VLSI實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，減小了這些關(guān)鍵算法的電路實(shí)現(xiàn)的面積進(jìn)而減少整個(gè)內(nèi)接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)面
　

6、　 (4)研究定時(shí)誤差檢測算法以及拋物線內(nèi)插器原理，優(yōu)化定時(shí)恢復(fù)環(huán)路的電路實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，同時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求提出了一種改進(jìn)的數(shù)控振蕩器實(shí)現(xiàn)方法，使定時(shí)恢復(fù)環(huán)路可正確恢復(fù)出2M～31MHz范圍內(nèi)的可變符號(hào)速率時(shí)鐘。
　　 (5)采用CSD編碼技術(shù)表示FIR濾波器各抽頭的系數(shù)，并以局部搜索方法對(duì)系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了無乘法器結(jié)構(gòu)的FIR濾波器，從而大大簡化了電路實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度并提高了運(yùn)算精度。
　　 (6)利用新一代數(shù)字衛(wèi)星電視標(biāo)準(zhǔn)D