數(shù)字電視解調(diào)芯片若干關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用研究.pdf

1、隨著數(shù)字時(shí)代的到來(lái)，信息化程度的不斷提高，人們相互之間的信息和數(shù)據(jù)交換日益增加。正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplex，OFDM)作為一種高頻譜利用率的數(shù)字調(diào)制方式，在無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(Wireless Local Area Network，WLAN)、增強(qiáng)型3G技術(shù)(Enhanced 3G,E3G)、高清晰度電視(HDTV)廣播、還有超寬帶(Ultra Wide Band，UWB)等無(wú)線(xiàn)

2、寬帶通信領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范包括IEEE802.11、TD-SCDMA、ETSI提出的DVB-T、中國(guó)地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)DTMB等。 近年來(lái)，集成電路和數(shù)字通信技術(shù)飛速發(fā)展，使高速數(shù)字通信系統(tǒng)集成于單芯片的實(shí)現(xiàn)成為可能。OFDM主要有時(shí)域同步OFDM(Time Domain Synchronous OFDM，TDS-OFDM)、編碼OFDM(Coded OFDM，COFDM)、零填充OFDM(Zero Padd

3、ing OFDM，ZP-OFDM)三類(lèi)。其中TDS-OFDM具有快速準(zhǔn)確同步，頻譜利用率高，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低等優(yōu)點(diǎn)，是OFDM傳輸方式中最重要的一種。鑒于TDS-OFDM調(diào)制/解調(diào)器芯片在寬帶數(shù)據(jù)通信中的重要性，研究高性能TDS-OFDM解調(diào)器的設(shè)計(jì)方法及其VLSI體系結(jié)構(gòu)已成為當(dāng)前通信、集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，寬帶TDS-OFDM通信系統(tǒng)對(duì)解調(diào)器的結(jié)構(gòu)/性能有各自不同的要求:本文的研究重點(diǎn)不在于設(shè)計(jì)某一具體的解

4、調(diào)器芯片，而是解決數(shù)字電視解調(diào)器芯片設(shè)計(jì)中具有共性的問(wèn)題，其研究成果可應(yīng)用于符合DVB-T、DVB-H標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字電視接收機(jī)、符合中國(guó)電視DTMB標(biāo)準(zhǔn)的解調(diào)器、Wireless modem、HDTV接收機(jī)、等大多數(shù)基于OFDM的寬帶通信領(lǐng)域。 本論文的主要工作包括： 1.在研究現(xiàn)有多種寬帶OFDM通信標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范的基礎(chǔ)上，分析了影響數(shù)字電視解調(diào)器的性能的主要因素，并提出了數(shù)字電視解調(diào)器的基本體系結(jié)構(gòu)，討論了解調(diào)器芯片設(shè)計(jì)中的

5、關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。 2.深入研究了數(shù)字電視系統(tǒng)中的同步問(wèn)題，包括載波同步、定時(shí)恢復(fù)和幀同步三方面的關(guān)鍵技術(shù)。從理論上系統(tǒng)分析了同步偏差對(duì)OFDM系統(tǒng)的影響。在充分研究了近年來(lái)國(guó)際上OFDM系統(tǒng)所采用的同步算法的基礎(chǔ)上，借鑒數(shù)字通信技術(shù)方面的經(jīng)驗(yàn)，分析PN序列的特性，提出了一系列適用于TDS-OFDM傳輸系統(tǒng)的同步算法及結(jié)構(gòu)。上述方案相對(duì)傳統(tǒng)方法，在顯著提高了同步性能的同時(shí)，有效降低了芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜度。 3.結(jié)合無(wú)線(xiàn)傳播信道的特

6、性，闡明了信道估計(jì)和均衡的重要性。本文提出了一種適合COFDM系統(tǒng)的時(shí)頻二維插值的方法并改進(jìn)了維納濾波器的硬件結(jié)構(gòu)，有效的降低了信道估計(jì)的復(fù)雜度。研究了適用于COFDM系統(tǒng)的基于EM算法的導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)聯(lián)合估計(jì)的信道估計(jì)算法降低了迭代次數(shù)。并針對(duì)TDS-OFDM系統(tǒng)的特點(diǎn)，比較了不同情況下在頻域和時(shí)域進(jìn)行PN序列相關(guān)的信道估計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)，改進(jìn)了現(xiàn)有的TDS-OFDM信道估計(jì)與均衡硬件結(jié)構(gòu)。分析了相位噪聲對(duì)OFDM系統(tǒng)的影響。提出了一種基于TP

7、S的既能消除CPE又能去除ICI的5點(diǎn)消除相位噪聲算法。 4.研究了多碼率非規(guī)則的LDPC解碼器的VLSI結(jié)構(gòu)。首先從LDPC的原理入手，分析了現(xiàn)有的LDPC算法的硬件實(shí)現(xiàn)性，選擇min-sum算法作為VLSI結(jié)構(gòu)的基本算法。接著提出單碼率的LDPC的VLSI結(jié)構(gòu)，說(shuō)明在非規(guī)則情況下的實(shí)現(xiàn)難度。最后以DTMB中的LDPC碼為例提出了基于存儲(chǔ)器控制策略的多碼率非規(guī)則LDPC的VLSI結(jié)構(gòu)，并完成了FPGA驗(yàn)證。 5.在詳細(xì)