基于DVB-C2标准的OFDM基带系统设计与FPGA实现

论文摘要

由DVB组织开发的第二代有线数字电视标准DVB-C2,于2009年4月以蓝皮书A138的形式发表,欧洲电信标准协会（ETSI）于2009年7月做为正式标准ETSI EN 302 764发布。DVB-C2采用最新的编码和调制技术,能高效利用有线电视网,提供高清晰度电视（HDTV）、视频点播（VoD）和交互电视等未来广播电视服务所要求的优化模式和选项。在与DVB-C同等部署条件下,C2系统的频谱效率可以提高30%。当关闭模拟电视系统后,优化的HFC网下行容量将增加60%以上。随着“三网融合”的推进,DVB-C2可以满足不断发展的新商业需求。DVB-C2之所以有如此高的频谱利用率,是因为它采用了OFDM（正交频分复用技术）调制技术。这种由多载波调制技术发展而来的数字通信技术,其显著特点是各个子载波均相互正交,一般采用IFFT设计实现。除此之外,DVB-C2标准采用了BCH+LDPC的级联编码方式,并支持16QAM-4096QAM的映射方式,远远超出了DVB-C标准所规定的16QAM-256QAM的映射方式。本课题以Xilinx公司的Virtex-6系列FPGA为平台,使用ISE12.3进行系统设计,由Modelsim6.5进行模块仿真,完成符合DVB-C2标准通用的OFDM调制的设计和实现。通过研究实际应用项目和DVB-C2标准,完成了DVB-C2星图映射、数据分片、时频交织、组帧、IFFT等模块的设计,完成Verilog-HDL代码的编写以及仿真验证工作。通过Matlab辅助计算并将其结果与仿真结果进行比较,以验证Verilog代码编写的正确性。除此之外,本设计还采用了Matlab中的Simulink搭建DVB-C2发送及接收系统,目的是加深对DVB-C2标准的理解。本文首先对DVB-C2标准的OFDM调制工作原理进行系统说民。在学习DVB-C2标准OFDM调制技术的理论基础上,重点研究了DVB-C2星图映射、时频交织、组帧、IFFT部分,设计完成了基于DVB-C2标准的OFDM调制技术。本文提出了一种可以实现任意阶QAM调制的设计方案,能节省大量的查找表资源,并提出了一种零延迟的时域交织、频域交织有效的设计方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 数字电视的标准概述
• 1.1.1 三大国际标准
• 1.1.2 我国的数字电视标准
• 1.2 OFDM调制技术在数字电视标准中的应用情况
• 1.3 课题研究背景意义
• 1.4 论文工作与结构
• 第二章 OFDM调制理论基础
• 2.1 原理和基本模型
• 2.1.1 原理
• 2.1.2 基本模型
• 2.2 保护间隔和循环前缀
• 2.3 信道估计和导频设计
• 2.4 OFDM基带系统框图
• 2.5 优势与不足
• 2.6 本章小结
• 第三章 DVB-C2标准OFDM基带系统理论研究
• 3.1 DVB-C2系统结构及概述
• 3.2 输入处理
• 3.2.1 模式适配
• 3.2.2 流适配
• 3.3 比特交织编码和调制
• 3.3.1 FEC编码
• 3.3.1.1 BCH编码
• 3.3.1.2 内编码LDPC
• 3.3.1.3 比特交织
• 3.3.2 星图映射
• 3.4 L1信令概述
• 3.5 组帧
• 3.5.1 C2帧结构
• 3.5.2 参考导频序列
• 3.5.3 插入导频
• 3.5.4 Data Slice的位置
• 3.5.5 时域交织
• 3.5.6 频域交织
• 3.6 OFDM形成
• 3.7 DVB-C2 Simulink功能仿真
• 3.8 本章小结
• 第四章 DVB-C2标准OFDM基带系统的设计
• 4.1 系统整体设计
• 4.2 模块设计
• 4.2.1 输入处理模块的设计
• 4.2.2 DVB-C2信道编码的设计
• 4.2.2.1 BCH编码模块设计
• 4.2.2.2 LDPC编码模块设计
• 4.2.2.3 比特交织模块设计
• 4.2.3 QPSK、M-QAM调制的设计
• 4.2.3.1 M-QAM映射设计思路
• 4.2.3.2 地址译码器模块的设计
• 4.2.4 组帧模块——时域交织、插入导频、频域交织
• 4.2.4.1 时域交织
• 4.2.4.2 频域交织
• 4.2.5 OFDM形成模块设计
• 4.3 本章小结
• 第五章 DVB-C2标准OFDM基带系统的FPGA实现
• 5.1 资源评估及器件选型
• 5.2 各个模块的仿真及性能分析
• 5.2.1 输入处理
• 5.2.2 信道编码
• 5.2.3 M-QAM映射模块
• 5.2.4 时域交织模块
• 5.2.5 频域交织模块
• 5.2.6 IFFT和插入循环前缀模块
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结及展望
• 附录
• 附录A BPSK、QPSK、16QAM～4096QAM
• value.coe中的内容'>附录B 文件map_value.coe中的内容
• 附录C 计算H（q）
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间取得的成果
• 学位论文评阅及答辩情况表