DVB-S2接收机符号同步技术研究及FPGA实现

论文摘要

卫星通信因具有传输距离远、覆盖范围广、通信受地理条件影响小等优点,在通信中占有重要的地位。随着通信技术的发展,卫星通信中大功耗、高灵敏度天线以及复杂信道等难题逐渐得到解决,卫星通信由传统的军用逐渐转变为军民两用,具有广阔的市场前景。因此,卫星通信技术的研究也成为当前的热门课题。目前,全球的卫星通信基本上采用DVB-S或者DVB-S2的标准。在以DVB-S2为标准的卫星通信系统中,接收机是整个系统的关键部件,而在接收机中,符号同步对接收机的性能具有很大的影响,是接收机的关键和难点技术。正是在这样的背景下,本课题研究了基于DVB-S2标准的接收机符号同步技术及其FPGA实现。论文的主要工作包括:1)论述了基于DVB-S2的接收机系统架构以及符号同步在接收机中的作用,比较了几种常用符号同步方法的优劣,依据项目的具体实现方案,选定适合项目的符号同步算法。2)研究了基于DVB-S2接收机符号同步方案,重点研究符号同步中的关键技术——插值滤波算法和定时误差估计算法。探寻了一种适合DVB-S2标准的基于多项式的插值滤波算法,研究表明,该算法比常用的拉格朗日插值滤波算法具有更好的性能。探寻了一种改进的Gardner定时误差估计算法,该算法具有更快的收敛性。另外,论文对插值控制器和环路滤波做了介绍,最终完成整个符号同步设计。3)通过Simulink完成整个符号同步设计方案的仿真,仿真表明设计方法可行,指标满足项目要求。4)通过ISE开发平台,完成了本课题符号同步方案的FPGA实现。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 卫星通信相关知识和背景
• 1.1.1 卫星通信和 DVB-S2
• 1.1.2 接收机和符号同步
• 1.2 论文选题
• 1.3 论文内容安排
• 第二章 DVB-S2 接收机实现方案
• 2.1 AD 采样
• 2.2 数字解调
• 2.3 匹配滤波
• 2.4 本章小结
• 第三章 DVB-S2 接收机符号同步
• 3.1 符号同步实现方案
• 3.2 插值滤波算法
• 3.2.1 插值滤波器原理
• 3.2.2 插值滤波器性能分析
• 3.2.3 插值滤波器设计
• 3.2.4 一种基于多项式的插值滤波器
• 3.2.5 插值滤波器实现结构
• 3.3 定时误差估计
• 3.3.1 Gardner 算法
• 3.3.2 一种改进的 Gardner 算法
• 3.4 环路滤波设计
• 3.5 插值控制器设计
• 3.6 本章小结
• 第四章 符号同步算法仿真
• 4.1 Matlab 和 Simulink 介绍
• 4.2 符号同步分模块仿真
• 4.2.1 插值滤波建模
• 4.2.2 定时误差建模
• 4.2.3 环路滤波的建模
• 4.3 接收机系统仿真
• 4.3.1 接收机模块建模
• 4.3.2 接收机系统仿真结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 符号同步 FPGA 实现
• 5.1 FPGA 及其设计流程
• 5.2 符号同步 FPGA 实现
• 5.2.1 插值滤波模块架构安排
• 5.2.2 主要分模块设计
• 5.2.3 综合后端及调试
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 致谢
• 参考文献