DVB-T中的FFT设计实现与信道估计算法

论文摘要

近年来,随着通信技术的迅猛发展,数字电视地面传输标准DVB-T（Digital Video Broadcasting-Transmission）技术在欧洲得到了广泛的应用。同时,它也为将来基于电视网络的电子商务,银行服务和网络浏览等方面的技术实现提供了可能性。DVB-T系统,其传输模式包括2K（2048点）和8K（8192点）两种,传输容量在理论上和有线电视系统相当,本地区覆盖好,采用编码正交频分复用（OFDM）调制方式,多载波调制,可以充分利用可用的频谱资源,传输质量好。本文采用Modelsim和Synplify软件对DVB-T系统中的FFT模块进行设计综合,并对信道估计算法进行了研究。本文基于基2算法和阵列式结构,采用Verilog编码,进行DVB-T系统2K模式下的FFT模块设计;设计过程中,重点在于加法器和乘法器等运算单元和以蝶形运算单元和地址生成器为主的整体构架设计,最后运用Synplify软件对设计的FFT模块进行FPGA综合,并对综合后获取的网表数据进行了分析。结果表明,本文设计的FFT模块的最高频率可以达到45MHz,LUT使用率不到5%,运行速度很快,占用硬件资源很少,达到DVB-T设计要求,符合设计预期。其次,本文采用基于导频辅助的方式,对DVB-T系统的信道传输估计进行了研究。由于DVB-T系统采用OFDM作为传输标准,具有时域和频域的二维特性,我们采用了二维线性内插算法,从时域和频域两个方向进行信道估计,并对该信道估计算法性能进行了分析。结果表明,二维内插优于一维内插,特别是在高信噪比的情况下,一维内插在信噪比大于25dB以后,MSE基本趋于固定,随信噪比增加变化很小,二维内插的MSE随信噪比增加迅速减小,估计性能好,更符合2K模式设计需求。本文内容,对今后建设国内标准的DVB-T系统具有一定的指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外相关领域的研究进展
• 1.2.1 FFT 算法的研究进展
• 1.2.2 信道估计算法的研究进展
• 1.3 课题的来源和主要研究内容
• 第2章 DVB-T 系统概述
• 2.1 数字电视简介
• 2.2 现有主要数字电视传输标准简介
• 2.3 数字通信系统简介
• 2.3.1 数字通信系统流程
• 2.3.2 数字通信信道的传播特征
• 2.3.3 单载波与多载波系统
• 2.4 OFDM 系统简介
• 2.4.1 OFDM 系统基本原理
• 2.4.2 OFDM 系统模型
• 2.4.3 OFDM 系统性能分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 FFT 模块的设计
• 3.1 FFT 算法与模块构架
• 3.1.1 FFT 算法
• 3.1.2 FFT 模块构架
• 3.2 FFT 模块基本运算单元设计
• 3.2.1 加法器设计
• 3.2.2 乘法器设计
• 3.3 FFT 模块总体构架设计
• 3.3.1 蝶型运算单元设计
• 3.3.2 地址生成器（AGU）单元设计
• 3.3.3 控制器设计
• 3.3.4 RAM 和ROM 设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 FFT 模块的实现
• 4.1 FPGA 简介
• 4.2 FFT 模块的FPGA 实现
• 4.3 本章小结
• 第5章 信道估计算法的研究
• 5.1 基于导频信道估计的OFDM 系统
• 5.2 导频辅助信道估计算法
• 5.3 导频分布形式
• 5.4 线性内插信道估计
• 5.5 线性内插性能
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢