国标地面数字电视传输系统中信道估计和信道均衡的FPGA实现

摘要

中国地面数字电视广播标准GB20600-2006于2006年8月30日发布，2007年8月1日正式实施，为中国数字电视广播的发展提供了新的契机。 本文研究课题为适用于该标准的信道估计和信道均衡的FPGA实现。为完成这一工作，文中首先介绍了GB20600-2006标准的信号帧结构及其采用的TDS-OFDM技术，TDS-OFDM技术以PN伪随机序列代替传统的循环前缀作为OFDM符号的保护间隔，该PN前缀同时可以用于同步和信道估计，同时该PN的加入破坏了接收数据的循环卷积结构，因此信道均衡之前需要进行循环化重构。在此理论基础上，本文的主要工作包括： 1、详细介绍了符合该标准的信道估计原理，研究了PN相关的干扰消除方法，提出了一种易于硬件实现的累加干扰消除法，并在巴西信道下对其进行了仿真； 2、详细介绍了符合该标准的信道均衡原理，包括循环化重构和频域均衡两部分； 3、在FPGA平台上实现了上述算法，在硬件结构设计上重点研究了PN相关器的资源优化-包括对移位寄存器和加法树的改进；循环化重构的复杂时序控制；复数除法器的CORDIC实现。 上述工作包括了对标准的研究，算法的仿真和最终的FPGA实现，其中的大量工作集中在理论算法到硬件实现结构的移植。 本文最后将实现结果与项目组中其他模块在FPGA平台上进行了联合调试，得到了预期的效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1地面数字电视发概展况

1.1.1地面数字电视广播的优势

1.1.2各国地面数字电视开展情况

1.1.3地面数字电视广播系统组成

1.1.4地面数字电视广播国际标准

1.1.5中国地面数字电视广播标准

1.2本文的主要内容

1.2.1本文主要研究内容

1.2.2本文内容安排

第二章 国标地面数字电视与TDS-OFDM

2.1 GB20600-2006概述

2.1.1 GB20600-2006系统结构

2.1.2 GB20600-2006复帧结构

2.2国标中采用的TDS-OFDM技术

2.2.1 OFDM简介

2.2.2 OFDM基本调制和解调原理

2.2.3 OFDM的保护间隔

2.2.4循环前缀保护间隔

2.2.5 PN序列保护间隔与TDS-OFDM

第三章FPGA平台选择与设计思想

3.1 FPGA实现平台—Stratix Ⅱ

3.2基于HDL的FPGA设计流程

3.3 FPGA设计关键指标—面积与速度

3.3.1速度问题

3.3.2面积优化

3.3.3面积与速度的矛盾与互换

3.4 FPGA设计常用思想

3.4.1乒乓操作

3.4.2串并转换设计技巧

3.4.3流水线操作设计思想

第四章TDS-OFDM系统中信道估计及信道均衡算法

4.1 DTTB信道特点

4.2 ATSC和DVB-T中的信道估计和信道均衡

4.3 TDS-OFDM系统中的信道估计

4.3.1基于PN相关的信道估计

4.3.2迭代干扰消除法

4.3.3基于累加的干扰消除法

4.3.4信道估计的性能仿真

4.4 TDS-OFDM系统中的信道均衡

第五章信道估计及信道均衡的FPGA实现

5.1国标地面数字电视接收机硬件架构

5.2信道估计的FPGA实现

5.2.1信道估计的硬件架构

5.2.2本地PN序列产生

5.2.3 PN滑动相关

5.2.4 PN循环相关

5.2.5干扰消除模块

5.2.6信道估计的时序仿真

5.3信道均衡的FPGA实现

5.3.1信道均衡的硬件架构

5.3.2循环卷积构造模块

5.3.3频域均衡器模块

5.3.4信道均衡的资源消耗和性能

5.4信道估计、信道均衡与其他模块的联合调试

第六章结束语

参考文献

致 谢

攻读学位期间发表的学术论文