基于OFDM无线广播系统中同步算法的研究与ASIC实现

摘要

本文以CMMB基带解调芯片项目为课题背景，首先研究了OFDM移动通信理论基础，学习了无线信道的各种特征，分析了各种同步偏差给系统解调带来的各种影响，如符号定时偏差带来的ISI，载波偏差带来的ICI，采样时钟偏差带来的ISI和ICI；根据经典的同步算法文献，结合CMMB的结构特点，对比分析了各种算法的优劣，选择了一种适合于CMMB体系的同步算法。该算法采用时域频域联合同步，在时域，利用两个2048点的同步符号头进行符号定时和小数频偏估计联合计算；在频域，通过连续导频的自相关先估计出整数频偏，然后再利用连续导频进行剩余载波频偏和采样时钟偏差联合估计。
　　随后，在算法研究的基础上，结合CMMB连续广播系统对同步时间要求不高的特点，提出了同步子系统的硬件实现结构图，划分了具体的算法功能模块。并针对其中符号粗定时联合小数频偏估计模块、整数频偏估计模块、剩余载波频偏和采样时钟偏差跟踪模块，采用Verilog实现了算法到硬件电路的映射。在硬件实现的时候，采用了模块单元复用、复杂运算替代技术和流水技术，降低了硬件的面积消耗。使用VCS仿真工具，通过和定点C算法的结果比对，验证了模块级别算法的正确性，并统计了RTL代码的覆盖率。
　　最后，通过把这些子模块集成到CMMB基带解调芯片系统中，使用EP2S180进行原型验证与调试，验证了模块的功能。同时，通过使用E4438C和FADER软件，对芯片在各种信道下的性能进行了测试，测试结果表明完全复合CMMB测试标准。

目录

基于OFDM无线广播系统中同步算法 的研究与ASIC实现

RESEARCH AND ASIC DESIGN ON SYNCHRONIZATION ALGORITHM OF RADIO BROADCASTING SYSTEM BASED ON OFDM

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 OFDM同步技术国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

致 谢

第2章 OFDM通信系统概述

2.1 引言

2.2 无线广播信道特征介绍

2.3 OFDM通信系统模型

2.4 同步偏差分析

2.4.1 符号定时偏差分析

2.4.2 载波频偏分析

2.4.3 采样时钟偏差分析

2.5 本章小结

第3章 CMMB系统同步算法研究

3.1 引言

3.2 CMMB物理层帧结构

3.2.1 时域帧结构

3.2.2 频域OFDM符号结构

3.3 帧检测及符号定时粗同步算法

3.4 载波同步算法

3.5 采样时钟同步算法

3.6 本章小结

第4章 CMMB同步系统ASIC实现

4.1 引言

4.2 同步系统架构设计

4.3 帧检测联合符号定时、小数频偏模块ASIC实现

4.4 整数频偏模块ASIC实现

4.5 采样时钟和剩余载波频偏跟踪模块ASIC实现

4.6 CORDIC模块ASIC实现

4.7 采样低通滤波器模块ASIC实现

4.8 本章小结

第5章 功能验证及DC综合

5.1 引言

5.2 功能验证环境

5.2.1 验证环境搭建

5.2.2 验证结果分析

5.2.3 模块覆盖率统计表

5.3 DC综合

5.3.1 综合工具方法介绍

5.3.2 综合脚本分析

5.3.3 DC综合报告分析

5.3.4 DC模块综合统计表

5.4 本章小结

第6章 CMMB同步系统FPGA测试与验证

6.1 引言

6.2 FPGA验证环境

6.2.1 软件环境

6.2.2 硬件环境

6.3 FPGA测试流程与方法

6.4 FPGA测试结果分析

6.4.1 AWGN信道测试结果

6.4.2 DVB-T信道测试结果

6.4.3 Nording信道测试结果

6.4.4 TU-6信道测试结果

6.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢