数字视频广播系统研究和关键技术硬件实现

摘要

在科技日新月异的今天，世界通信与信息技术的迅猛发展将引发整个电视广播产业链的变革，数字电视是这一变革中的关键环节。伴随着电视广播的全面数字化，传统的电视媒体将在技术、功能上逐步与信息、通信领域的其它手段相互融合，从而形成全新的、庞大的数字电视产业。近几年来，数字电视地面传输标准DVB．T技术的应用在欧洲获得了广泛的应用。同时，它也为将来基于电视网络的电子商务、银行业务和网络浏览等方面的技术实现提供了可能性。 DVB-T系统采用了OFDM作为其传输的关键技术。作为一种多载波调制方式，OFDM可以避免使用高速均衡，并且可以对抗窄带脉冲噪声和多径衰落，而且还可以充分利用可用的频谱资源。 本文通过对DVB-T系统的分析，对其中关键的OFDM解调部分，内码交织解交织部分，以及内码Viterbi译码部分提出了具体的硬件实现方案，并用硬件描述语言实现了部分模块的功能，本文工作的重点和主要创新在于： 1．分析同步算法，根据算法提出了一个初步的整体实现结构。 2．针对DVB-T中数据符号串行方式生成特点，对FFT模块采用6级基4和一级基2的混合结构，使其在资源和时间上都得到了较大的节省。 3．通过对交织/解交织器地址控制单元的设计，使其增加一个寄存器后只需一片RAM就可以实现交织的读写操作，在Viterbi译码器的设计中采用8个ACS联合计算的串并结合方案，在能满足系统要求的情况下节省可贵的硬件资源，采用单点回溯算法，一次回溯8bit，避免了对幸存路径存储器的不断刷新和读取，在不增加硬件面积的情况下，提高了译码的并行度。

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第一章绪论

1.1数字电视与模拟电视的比较

1.2数字电视广播流程和实现

1.3现有主要的数字电视传输标准介绍

1.3.1美国的ATSC标准

1.3.2欧洲的DVB-T标准

1.3.3日本的ISDB-T标准

1.4 ASIC设计及其流程

1.4.1逻辑综合

1.4.2静态时序分析(STA)

1.4.3形式验证及formality

1.5论文结构安排

第二章DVB-T系统的基本原理

2.1 DVB-T调制器结构

2.1.1内外码编码和内外交织

2.1.2帧形成和多载波调制

2.1.3保护间隔以及上变频

2.2 DVB-T接收机概述

2.2.1符号定时同步及FFT

2.2.2频偏校正、采样钟同步与信道估计

2.2.3内码与外码解码

2.3小结

第三章DVB-T中同步和FFT算法分析及硬件实现方案

3.1 DVB-T接收机中同步算法及硬件实现结构

3.1.1符号定时同步

3.1.2频率同步

3.1.3符号定时细同步

3.2同步模块的硬件实现结构

3.2.1DVB-T信号模式识别及符号定时粗同步

3.2.2整数倍载波频偏提取

3.2.3分数倍载波细频偏和采样时钟频偏提取

3.2.3符号定时细同步

3.3 FFT模块的设计与仿真

3.3.1 FFT中单蝶形运算结构

3.3.2最直接的流水线结构

3.3.3改进的流水线结构与Verilog实现

3.4 QAM解调模块的实现方案

3.5小结

第四章DVB-T中内码交织和解交织的算法及实现

4.1比特交织和解交织

4.1.1比特交织器原理及实现方案优化

4.1.2比特解交织

4.2符号交织和解交织

4.2.1符号交织器原理及实现方案优化

4.2.2符号解交织

4.2.3地址产生器

4.3小结

第五章DVB-T中卷积编码与维特比译码的算法及实现

5.1卷积编码器

5.1.1编码

5.1.2删余

5.1.3合流

5.2 Viterbi译码器算法及其硬件实现

5.2.1 Viterbi算法原理

5.2.2 Viterbi译码器的硬件实现

5.3小结

第六章系统分析及总结

6.1系统整体仿真性能分析

6.2总结

致谢

参考文献

附录