數(shù)字電視國際核心模塊優(yōu)化與下一代演進標準的相關技術研究.pdf

1、中國數(shù)字電視國家標準(DigitalTelevision/TerrestrialMultimediaBroadcasting，DTMB)及其核心技術時域同步的正交頻分復用(Time-DomainSynchronousOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,TDS-OFDM)已經在全國施行，日趨成熟的國標數(shù)字電視系統(tǒng)也在向國際市場邁進。而歐美等發(fā)達技術國家和地區(qū)在不斷完善一代數(shù)字電視系統(tǒng)并出口其他地

2、區(qū)的同時，已經紛紛推出涵蓋大量先進技術的第二代數(shù)字電視標準。為了進一步改良現(xiàn)有DTMB標準中的關鍵技術以及研究二代標準中分集技術，本文在TDS-OFDM系統(tǒng)中快速傅立葉變換（FastFourierTransform，F(xiàn)FT）算法研究、3780點處理器資源優(yōu)化和空時編碼技術等方面展開了研究。
　　首先，TDS-OFDM系統(tǒng)是DTMB標準的核心技術，與其他OFDM技術相比具有獨到的優(yōu)勢，采用3780點FFT構造的數(shù)據(jù)幀結構也是契合我國

3、數(shù)字電視頻帶分配的規(guī)定。然而3780并不是一個整數(shù)次冪，所以無法直接調用常用的基-2或者基-4的FFT處理模塊，必須單獨設計專用的快速算法。本文提出的一種基于迭代Winograd快速算法（WinogradFourierTransformAlgorithm，WFTA）計算的3780點FFT算法，優(yōu)化了計算復雜度。與典型的3780點算法比較，本文提出的方案將乘法計算量降低了45％，其代價僅僅是增加了1％的加法計算量。相比同類的其他優(yōu)化算法，

4、本文的方案也有明顯的優(yōu)勢。新的算法更有助于3780點FFT處理器實現(xiàn)的資源優(yōu)化。
　　其次，由于3780點FFT計算需要拆分到小點數(shù)DFT運算后再進行合并，多級運算不可避免。用于級聯(lián)運算模塊間的整序緩存和旋轉因子乘法都需要開銷大量的硬件資源。本文設計了匹配迭代WFTA運算模塊的整序算法，小點數(shù)離散傅立葉變換(DiscreteFourierTransform，DFT)運算模塊的輸入輸出都優(yōu)化為自然數(shù)順序，同時還采用改進的正交旋轉數(shù)字

5、計算(CoordinateRotationDigitalComputer，CORDIC)模塊來替代旋轉因子復數(shù)乘法器，進一步優(yōu)化了處理器的整體資源開銷。分析結果表明，本文設計的3780點FFT處理器所開銷的邏輯資源為兩種同類方案的53％和81％，并且在系統(tǒng)延遲和DSP資源節(jié)省方面也更加出色。本文提出的方案同時也滿足TDS-OFDM系統(tǒng)的技術指標，是一種有效的國標DTMB核心處理器裝置。
　　再次，分集發(fā)射技術是全球二代數(shù)字電視標準

6、中先進技術的重要組成部分。應用于復雜信道條件的差分正交空時編碼技術也將會在我國數(shù)字電視演進標準中有巨大的應用前景。差分算法消除了正交空時分組碼(Space-TimeBlockCode，STBC)編解碼對信道狀態(tài)信息（ChannelStateInformation，CSI）的依賴，但是卻引入了星座點擴散的問題。本文在保證碼率滿速率的前提下，提出了一種基于雙映射的差分正交空時分組碼(DifferentialSpace-TimeBlockCo