新一代衛(wèi)星數(shù)字電視解調(diào)器關(guān)鍵算法的VLSI實現(xiàn)研究.pdf

1、隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字廣播電視有了長足的進展。隨著信源數(shù)字壓縮編碼技術(shù)和數(shù)字通信傳輸技術(shù)的提出，高清晰度數(shù)字電視(HDTV)的傳輸?shù)玫搅藢崿F(xiàn)，于是全數(shù)字電視真正出現(xiàn)了。高清晰度數(shù)字電視技術(shù)是涉及廣播電視、通信、計算機和微電子等諸多領(lǐng)域的高新技術(shù)，是集近半個世紀(jì)的圖像編碼技術(shù)與現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)等發(fā)展成就于一身的現(xiàn)代高科技的產(chǎn)物。
　　 衛(wèi)星數(shù)字廣播電視是衛(wèi)星通信的一種應(yīng)用。衛(wèi)星通信有距離遠(yuǎn)、覆蓋面大的特點。通信成本與通

2、信距離無關(guān)。同時，衛(wèi)星數(shù)字電視建設(shè)速度快，信號質(zhì)量高，不受自然災(zāi)害影響。在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星廣播的傳輸信道具有噪聲惡劣，載波頻率偏差大的特點，這也對衛(wèi)星廣播的穩(wěn)定接收提出了更高的要求。
　　 本文以歐洲新一代衛(wèi)星數(shù)字廣播電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)DVB-S2為研究背景，從其調(diào)制技術(shù)的基本原理出發(fā)，結(jié)合對衛(wèi)星廣播傳輸信道的深入研究，對適用于新一代衛(wèi)星數(shù)字廣播電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)接收系統(tǒng)的內(nèi)接收機中的關(guān)鍵算法進行了深入研究，包括內(nèi)接收機的系統(tǒng)架構(gòu)、幀同步

3、算法、碼定時恢復(fù)算法、匹配濾波器設(shè)計以及載波恢復(fù)算法，這些均是衛(wèi)星數(shù)字廣播電視接收的關(guān)鍵所在。同時，按照ASIC設(shè)計流程，以高性能、低成本、低功耗為目標(biāo)完成對這些關(guān)鍵算法的VLSI實現(xiàn)與驗證。
　　 本文的主要工作包括：
　　 (1)深入調(diào)研當(dāng)前高清晰度數(shù)字電視的發(fā)展?fàn)顩r以及目前世界各國正在開發(fā)和應(yīng)用的數(shù)字衛(wèi)星廣播電視標(biāo)準(zhǔn)。以歐洲新一代衛(wèi)星數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)DVB-S2的應(yīng)用為背景，結(jié)合其多樣化調(diào)制技術(shù)的原理以及革新的前向

4、糾錯編碼技術(shù)，闡述其技術(shù)上的主要優(yōu)勢、目前的進展和未來的應(yīng)用前景。
　　 (2)對衛(wèi)星廣播傳輸信道進行建模，并分析其關(guān)鍵的信號特征。廣泛并深入研究當(dāng)前衛(wèi)星數(shù)字電視廣播接收系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)，包括接收天線、高頻頭(LNB)、調(diào)諧器(TUNER)、數(shù)字衛(wèi)星設(shè)備控制總線(DiSEqC)以及信道接收芯片。重點針對信道接收芯片中的內(nèi)接收機的關(guān)鍵模塊進行算法級建模，其中包括抗混疊濾波器、幀同步、碼定時恢復(fù)環(huán)路、載波恢復(fù)環(huán)路以及匹配濾波器等。

5、r>　　 (3)利用傳輸信道的模型，對內(nèi)接收機中的一些關(guān)鍵算法級進行模型的仿真平臺搭建，比較各種實現(xiàn)方案的性能，并定性分析各模塊之間的性能影響，根據(jù)仿真結(jié)果提出一種高性能的內(nèi)接收機設(shè)計方案，并對該方案中采用的算法進行優(yōu)化。該方案可在惡劣噪聲和極限載波頻偏下快速完成幀同步，在此基礎(chǔ)上糾正載波頻偏和相偏，從而完成正確解調(diào)，同時充分考慮算法復(fù)雜度并優(yōu)化VLSI實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，減小了這些關(guān)鍵算法的電路實現(xiàn)的面積進而減少整個內(nèi)接收機的實現(xiàn)面
　

6、　 (4)研究定時誤差檢測算法以及拋物線內(nèi)插器原理，優(yōu)化定時恢復(fù)環(huán)路的電路實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，同時根據(jù)設(shè)計要求提出了一種改進的數(shù)控振蕩器實現(xiàn)方法，使定時恢復(fù)環(huán)路可正確恢復(fù)出2M～31MHz范圍內(nèi)的可變符號速率時鐘。
　　 (5)采用CSD編碼技術(shù)表示FIR濾波器各抽頭的系數(shù)，并以局部搜索方法對系數(shù)進行優(yōu)化，實現(xiàn)了無乘法器結(jié)構(gòu)的FIR濾波器，從而大大簡化了電路實現(xiàn)的復(fù)雜度并提高了運算精度。
　　 (6)利用新一代數(shù)字衛(wèi)星電視標(biāo)準(zhǔn)D