NGB-W系統(tǒng)的信道估計(jì)均衡算法以及FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、下一代廣播電視網(wǎng)(NGB,Next Generation Broadcast Network)是國家廣電總局在建的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多媒體廣播技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。作為三網(wǎng)融合的重要組成部分, NGB能夠利用“三網(wǎng)”資源的共享,為用戶提供豐富的話音、圖像和數(shù)據(jù)等服務(wù)。NGB-W(Next Generation Broadcast Network Wireless System)是NGB網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要組成部分,在兼容了 CMMB技術(shù)的同時(shí)包含了更多的

2、數(shù)字化服務(wù),其核心任務(wù)就是有效利用廣播無線信道頻譜資源,為用戶提供了更高帶寬和速率,完成無線廣播和雙向通信的一體化,促進(jìn)廣電向無線業(yè)務(wù)服務(wù)方向發(fā)展。
　　無線通信系統(tǒng)中發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的傳播路徑非常復(fù)雜,系統(tǒng)性能主要受無線信道多徑的影響,使得無線信道較有線信道有很大的隨機(jī)性。為了能在接收時(shí)準(zhǔn)確的恢復(fù)發(fā)送的信號(hào),接收端的信道估計(jì)就是一種好的解決辦法。信道估計(jì)是無線通信系統(tǒng)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),通過接收端的信道估計(jì),可以知道無線信道的多普

3、勒頻移、信道階數(shù)、多徑時(shí)延、沖激響應(yīng)等參數(shù)。在無線廣播通信系統(tǒng)中,能否獲得詳細(xì)的信道信息幫助接收機(jī)正確地解調(diào)出發(fā)射信號(hào),成為無線通信系統(tǒng)性能評估的一項(xiàng)重要指標(biāo)。
　　NGB-W作為下一代廣播電視網(wǎng)無線系統(tǒng),相關(guān)協(xié)議起草完成,算法模型已通過軟件仿真,但是對于實(shí)際復(fù)雜的地面移動(dòng)廣播電視信道,接收端能否良好的還原發(fā)送信號(hào),減少傳播中的失真,需要對相應(yīng)算法進(jìn)行硬件仿真。因此研究信道估計(jì)與均衡算法的FPGA硬件開發(fā)就顯得尤為重要。
　

4、　本文首先介紹了下一代廣播電視網(wǎng)的意義和發(fā)展,提出了信道估計(jì)與均衡對于NGB-W的重要性。然后針對NGB-W系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù),先介紹了傳輸所采用的OFDM技術(shù),論述了其基本原理,分析了它的優(yōu)缺點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù);再針對無線傳輸分析了無線信道的一些傳播特性,包括了多徑效應(yīng)、無線信道大尺度衰落和小尺度衰落等對無線信號(hào)接收的影響;最后簡述了NGB-W物理層所采用的一些關(guān)鍵技術(shù),對整個(gè)NGB-W系統(tǒng)做了概述。根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn),文章分析了最小二乘法(LS,L

5、east Square)、最小均方誤差(MMSE,Minimum Mean Square Error)、線性最小均方誤差(LMMSE,Linear Minimum Mean Square Error)三種信道估計(jì)算法,介紹了常值插值、線性插值、高階插值、維納濾波插值、DFT插值幾種插值算法,以及迫零(ZF,Zero Forcing)和最小均方誤差(MMSE,Minimum Mean Square Error)兩種均衡算法,并在 MATL

6、AB仿真平臺(tái)對這幾種算法做了性能仿真,為硬件實(shí)現(xiàn)提供了理論依據(jù)。在綜合評估算法復(fù)雜度和可靠性后,NGB-W信道估計(jì)與均衡最終采用了LS估計(jì),線性內(nèi)插和ZF均衡的算法模型。在此基礎(chǔ)上,對信道估計(jì)均衡設(shè)計(jì)了系統(tǒng)架構(gòu),劃分了各個(gè)功能模塊,對主要模塊采用了Verilog HDL語言編碼,并進(jìn)行了功能仿真測試,對比了定點(diǎn)化平臺(tái)結(jié)果。最終通過綜合編譯后,下載到Altera公司的Stratix V SGXMA7K2F40C2的FPGA芯片上,實(shí)現(xiàn)了N