数字音频广播正交频分复用调制/解调系统的研究

摘要

随着科技的发展和人民生活水平的提高,数字音频广播(DAB)有关技术的研究具有越来越高的科研价值和经济意义.做为数字音频广播应用的关键技术之一-正交频分复用(OFDM)调制/解调技术的硬件实现正是当前各国DAB研究小组的主攻课题. 本文首先介绍了OFDM技术的原理,分析了我国《30MHz～3000MHz地面数字音频广播系统技术规范》中OFDM的工作参数及其符号生成系统的组成,讨论了加入保护间隔的作用,设计了块划分、QPSK调制映射、加入(去除)保护间隔等单元. 然后就OFDM调制/解调系统核心模块FFT处理器的硬件设计,本文分别以较少的资源(较高的精度)和较高的速度为第一设计原则设计了两种FFT结构,并且在完成其FPGA设计的基础上,进行了ASIC设计的研究. 采用了改进基二蝶形单元结构减少乘法器的数量,采用浮点数表示格式来保证高精度,设计了一种单个蝶形单元式FFT处理器,利用流水线技术优化了加法器、乘法器的设计,并且对整个处理器进行了可配置性设计,用CycloneⅡ系列EP2C35F672C8 FPGA来完成设计,功能正确. 分析对比了国内外现有实现结构的优缺点,针对DAB系统参数的特点,设计了一种基2/4/8结构的FFT处理器,它具有速度快、存储器占用少、实现简单的优点.采用cordic算法实现复数相乘运算,加入变点数设计单元实现512、1024、2048三种点数的设计.FPGA验证通过后,基于Chartered标准单元库的0.35umCMOS工艺来设计实现,在SUN工作站上采用Synopsis Design Compiler,设计合适的约束条件,对代码进行了综合,得到门级网表.在布局布线阶段,选用Apollo软件进行布局布线,得到版图.结果表明:此设计在50M的工作频率下完成2048点、1024点、512点FFT只需40.94μs、20.46μs、10.22μs.达到高速设计目的.