DVB-T数字电视信道调制器的研究与设计

摘要

本文是基于DVB-T数字电视信道编码调制器的设计项目而写的。文中对信道调制部分进行了深入研究并设计了相关模块。信道调制部分采用了OFDM调制技术，本文在FPGA平台上利用IFFT算法实现了OFDM调制模块。 文章主要围绕着OFDM调制的实现来展开。首先分析了几种数字调制技术的原理及特点，重点研究了OFDM的实现原理及其应用于数字电视信道调制上的优势；其次论述了DVB-T传输系统整体结构，详细解析了OFDM调制部分，确定了所需的参数和技术细节，推导出了如何采用IFFT算法来实现OFDM数字调制；再次对IFFT算法的实现做了深入的研究，选择了合适的运算方法，蝶形单元采用按频率抽取基-2 FFT算法，提出了两种运算实现结构，经比较分析，确定采用双通道流水线方式来实现IFFT运算；接下来在FPGA平台上，利用VHDL语言设计了2k模式的OFDM调制器，即2048个点的IFFT运算模块；最后利用Quartus Ⅱ软件进行系统仿真，各方面性能基本满足需求，同时提出了一些有待改进的设想和方案。 OFDM调制应用于数字电视传输系统，其信号实时性和带宽要求都很高。2k模式需要在224μs内完成2048个复数点的IFFT运算，设计的难点在于如何快速、高效地实现大量数据的IFFT运算。通常的CPU，即使DSP器件根本无法满足要求，且在数字电视前端设备信道调制部分没有现成的IC可以利用，因此只有通过FPGA来设计独有的OFDM模块。本文提出的基于双通道流水线IFFT运算模块控制信号简单，易于在FPGA上实现，数据处理速度快，能够满足实时性要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1数字电视的发展状况

1.2国外数字电视地面传输标准

1.3国内数字电视地面传输标准

1.4论文的研究内容及结构安排

第2章数字调制实现方法

2.1数字调制基础

2.2 QPSK调制

2.3 MPSK和MQAM调制

2.3.1 MPSK调制

2.3.2 MQAM调制

2.3.3 MQAM与MPSK比较

2.4 OFDM调制研究

2.4.1 OFDM应用领域

2.4.2 OFDM实现原理

2.4.3 OFDM技术特点

2.5小结

第3章DVB-T系统OFDM调制模块研究

3.1 DVB-T传输系统

3.2 OFDM调制模块研究

3.2.1映射和星座

3.2.2保护间隔插入

3.2.3帧自适应和导频及TPS信号

3.2.4 OFDM帧结构表示

3.2.5 OFDM的IFFT实现推导

3.3小结

第4章IFFT实现方法研究

4.1 FFT算法推导

4.2按频率抽取(DIF)基-2 FFT算法

4.2.1算法理论基础

4.2.2运算规律解析

4.2.3倒位序处理方法

4.3 IFFT与FFT算法比较

4.4 FFT的运算实现方法研究

4.4.1基于存储器结构FFT处理器设计

4.4.2基于流水线方式FFT处理器设计

4.4.3本文的实现方法

4.5小结

第5章OFDM调制的FPGA设计与实现

5.1硬件实现平台

5.2基于FPGA的EDA设计方法

5.2.1 EDA设计方法

5.2.2 Stratix系列FPGA

5.2.3基于LPM宏单元设计

5.3 OFDM调制器设计与实现

5.3.1蝶形运算单元设计

5.3.2 OFDM整体模块设计

5.3.3 IFFT模块设计

5.4系统仿真和验证

5.5小结

结论

参考文献

附录

致谢