DMB-TH系统研究及解调关键技术的硬件设计实现

论文摘要

在科技日新月异的今天,世界通信与信息技术的迅猛发展将引发整个电视广播产业链的变革,数字电视是这一变革中的关键环节。清华大学在1999年原创性的提出了具有完整知识产权的DMB-T标准方案,随后和北京凌讯华业科技有限公司在原有研究成果的基础上,提出了一种新颖的、适合我国国情的地面数字电视传输方案DMB-TH。DMB-TH系统体现了自主创新具有与国外数字电视地面传输标准不同特点,融合了最新提出的LDPC低密度纠错编码技术,利用特殊设计的PN序列作为同步和信道估计的符号保护间隔填充方法,去掉了导频,提高了频谱利用率又易于单载波和多载波调制两种模式的集成。该系统在抗衰落、抗干扰力,信道估计和跟踪上较易,也可支持移动接收。本文通过对DMB-TH系统的分析,对其中关键的FIR滤波器部分、PN相关去除部分、以及OFDM解调中FFT部分提出了具体的硬件实现方案,并用硬件描述语言实现了部分模块的功能,本文工作的重点和主要创新在于:1.分析成型滤波器的原理和实现方法,根据奈奎斯特FIR滤波器的设计原理,设计了一种33阶根升余弦函数FIR滤波器,进行其硬件实现,并验证通过。2.针对DMB-TH系统特有的PN序列,对其接收端去除的方法进行研究,得出了PN序列去除的关键部分---相关部分的方法,并使用优化方式进行硬件设计实现。3.针对DMB-TH系统,通过特定的3 780点FFT的设计,确定了一种比较有针对性的算法,并对其重点的WFTA部分做了设计实现。最后对其中的主要模块进行了分析和设计,达到运算量适当,硬件实现方式难易度合适的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 数字电视系统概述
• 1.2 数字电视标准和行业发展状况
• 1.2.1 美国的 ATSC 标准
• 1.2.2 欧洲的 DVB-T 标准
• 1.2.3 日本的 ISDB-T 标准
• 1.2.4 中国的 DMB-TH 标准
• 1.2.5 行业发展状况及课题研究背景
• 1.3 本文研究的主要内容及安排
• 第二章 DMB-TH 系统的基本原理
• 2.1 DMB-TH 调制器结构
• 2.1.1 扰码
• 2.1.2 前向纠错
• 2.1.3 星座调制及交织
• 2.1.4 TDS-OFDM 系统调制
• 2.2 DMB-TH 接收机概述
• 2.2.1 PN 序列去除和 FFT
• 2.2.2 信道估计和均衡
• 2.2.3 解交织
• 2.2.4 LDPC 解码
• 2.3 小结
• 第三章 成型滤波器的设计实现
• 3.1 数字滤波器及其特性
• 3.1.1 数字滤波器概述
• 3.1.2 数字滤波器的实现方法
• 3.2 数字滤波器设计
• 3.2.1 数字滤波器的设计概述
• 3.2.2 用窗函数法设计滤波器
• 3.3 DMB-TH 解调端FIR 滤波器的设计实现
• 3.3.1 Matlab 设计
• 3.3.2 设计模型及优化
• 3.3.3 硬件设计及结构说明
• 第四章 PN 序列去除模块
• 4.1 PN 码概述
• 4.2 发端帧结构极其原理
• 4.2.1 复帧
• 4.2.2 信号帧
• 4.3 TDS-OFDM 中的同步问题概述
• 4.3.1 符号同步（PN 码初始同步）
• 4.3.2 接收端相关方式优化及说明
• 4.4 PN 去除硬件设计
• 4.4.1 PN 去除部分整体设计
• 4.4.2 相关模块设计
• 4.4.3 相关模块优化设计
• 第五章 OFDM 中FFT 的设计和实现
• 5.1 OFDM 原理概述
• 5.2 DFT 和FFT
• 5.2.1 FFT 算法介绍
• 5.2.2 分裂基算法
• 5.2.3 Cooley-Tukey 算法
• 5.2.4 素因子算法（Good-Thomas 算法）
• 5.2.5 Winograd 傅立叶变换（WFTA）
• 5.3 FFT 模块在DMB-TH 系统中的结构和实现
• 5.3.1 FFT 模块设计方法分析
• 5.3.2 3 780 点 FFT 处理器的硬件设计
• 第六章 结论及未来的工作
• 6.1 结论
• 6.2 未来的工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录