DVB-T接收机中信道估计和多普勒干扰消除算法研究及其硬件实现

摘要

正交频分复用(OFDM)技术是一种适用于宽带系统的多载波数字调制技术。第一个OFDM技术的实际应用是非对称数字用户环路(ADSL)，这是一种能够通过普通电话线提供宽带数据业务的标准。数字音频广播(DigitalAudioBroadcast，DAB)的出现，使得OFDM技术首次应用于无线传输系统，并于20世纪90年代，应用于欧洲的数字视频地面广播(DVB-T)标准。 本文介绍了OFDM系统的传输原理及其在DVB-T系统中的应用，重点讨论了无线衰落信道中的OFDM信道估计技术和多普勒消除，对适用于DVB-T系统的各种方法进行了仿真和比较，从而提出了一种自适应插值的信道估计算法和多普勒消除方案，并给出了其硬件实现结构。该方案已通过了FPGA接收机系统的联调与测试，验证了设计的合理性与可靠性。 本文的篇章结构如下： 第一章介绍数字电视和专用集成电路。第二章介绍OFDM系统的传输原理，并对其优缺点和关键技术进行了分析，最后给出了DVB-T系统的传输方案。 第三章首先讨论了OFDM系统中常用的信道估计方法，随后详细分析了DVB-T系统中可行的信道估计算法，并提出了一种频域自适应插值的信道估计算法，最后给出了信道估计算法的硬件实现结构。 第四章首先分析了OFDM系统中多普勒频偏产生的原理以及对系统造成的影响，随后根据推导给出了其消除的可行算法，最后给出了该算法的硬件实现结构。 第五章则是本文的小结和展望。

目录

摘要

第一章绪论

1.1数字电视概论

1.1.1数字电视概念和基本原理

1.1.2数字电视的分类

1.1.3数字电视相关技术

1.1.4数字电视的标准

1.2专用集成电路的设计

1.2.1专用集成电路(ASIC)发展历程

1.2.3芯片自上而下的设计方法

1.3本文的主要工作

第二章OFDM系统基本原理和DVB-T系统

2.1无线信道特征

2.1.1衰落作用

2.1.2多径效应

2.1.3时变性

2.2 OFDM系统的基本模型

2.3 OFDM系统调制解调的FFT实现

2.4 OFDM系统正交性原理

2.5保护间隔和循环前缀

2.5.1保护间隔插入的原理

2.5.2插入保护间隔后的OFDM系统分析

2.6 OFDM技术的优缺点和关键技术

2.6.1 OFDM技术的优缺点

2.6.2 OFDM技术的关键技术

2.7数字视频地面广播传输方案

2.7.1 DVB-T COFDM系统介绍

2.7.2应用于DVB-T中的OFDM传输系数

2.8本章小结

第三章DVB-T接收机中信道估计算法研究及实现

3.1非差分调制和相干检测

3.1.1非差分调制

3.1.2相干检测

3.2导频形式的选择

3.3常见的OFDM系统信道估计算法

3.3.1二维信道估计

3.3.2二维维纳滤波器理论

3.3.3级连的一维信道估计

3.4 DVB-T系统信道估计算法研究

3.4.1导频信号的估计

3.4.2信道内插

3.4.3信道状态信息的提取

3.4.4信道均衡

3.4 DVB-T中信道估计的硬件实现

3.5.1时域插值模块的硬件实现

3.5.2频域插值模块的硬件实现

3.5.3存储数据ram模块的硬件实现

3.5.4信道均衡和信道状态信息提取模块的硬件实现

3.5.5硬件实现资源和小结

3.6本章小结

第四章DVB-T接收机中多普勒干扰抵消的算法及实现

4.1存在多普勒扩展的Rayleigh信道的建模和仿真

4.2移动OFDM系统的基本模型

4.3 DVB-T系统的多普勒干扰消除

4.4多普勒消除的硬件实现结构

4.4.1 ICI分量计算的硬件实现结构

4.4.2复数除法器的硬件实现结构

4.5本章小结

第五章本文小结和展望

参考文献

致谢