地面数字电视国标中调制器的设计与实现

论文摘要

本文针对中国数字电视地面传输标准(下文简称国标),研究支持全模式的低复杂度的调制器硬件实现方案。首先研究了适合国标的低密度校验(LDPC)码的编码方法,设计了一种可有效融合国标所支持的三种LDPC码率编码的实现方案,采用移位寄存器组进行编码,通过设计资源复用,使硬件资源消耗降低了约40%,并在FPGA(现场可编程门阵列)上实现。论文深入研究了3780点快速傅立叶变换(FFT)实现算法,在此基础上提出了一种精度高、占用资源较少的FPGA实现方案。通过对误差的分析和定点仿真,优化了算法、确定了比较合适的字长和巧妙利用国标中数据的信号结构使RAM的使用量降低了44%,成功地用FPGA实现了输出信噪比达61dB的3780点IFFT处理器。最后,在整体考虑了系统实现目标及功能等问题后,设计并实现了调制器的硬件平台。对硬件平台及调制器硬件程序的调试进行了说明,并对电路实现过程中遇到的问题及解决方法进行了总结。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 国外地面数字电视传输标准
• 1.2 中国地面数字电视传输标准的制定
• 1.3 本文工作
• 第二章 系统概述及实现方案
• 2.1 地面数字电视传输国家标准简介
• 2.2 国标中的关键技术
• 2.3 调制器信号结构
• 第三章 国标中前向纠错编码的基本原理及硬件实现
• 3.1 信道编码理论及其发展
• 3.2 国标中的前向纠错码
• 3.3 BCH 编码的基本原理及硬件实现
• 3.4 QC-LDPC 码的编码方法
• 3.4.1 校验矩阵满秩的 QC-LDPC 编码方法
• 3.4.2 校验矩阵不满秩的 QC-LDPC 编码方法
• 3.4.3 算法比较
• 3.5 QC-LDPC 编码器的设计与实现
• 第四章 3780 点FFT/IFFT 算法研究及硬件实现
• 4.1 OFDM 调制基本原理
• 4.2 FFT/IFFT 实现原理
• 4.3 3780 点FFT 的算法介绍
• 4.3.1 基4 FFT 算法
• 4.3.2 混合基FFT 算法
• 4.3.3 综合分解法
• 4.4 3780 点FFT 算法的误差分析及定点仿真
• 4.4.1 溢出误差
• 4.4.2 量化和截尾误差
• 4.4.3 定点仿真
• 4.5 3780 点IFFT 的硬件电路
• 第五章 硬件平台的设计和系统调试
• 5.1 系统总体方案设计
• 5.1.1 系统总体设计的目标和功能
• 5.1.2 系统总体硬件方案框图
• 5.2 各部分电路设计
• 5.2.1 数据处理部分电路设计
• 5.2.2 供电部分电路设计
• 5.2.3 数据输入输出接口设计
• 5.2.4 程序下载及控制电路
• 5.2.5 模拟部分电路设计
• 5.2.6 调试电路设计
• 5.3 硬件平台的调试
• 5.4 调制器硬件程序的调试
• 5.5 电路实现过程中遇到的问题及解决方法总结
• 第六章 结论
• 附录A
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间的研究成果