DVB-S2解調(diào)器關(guān)鍵算法及VLSI實(shí)現(xiàn)研究.pdf

1、近些年來(lái),數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)及數(shù)字糾錯(cuò)編解碼及VLSI設(shè)計(jì)技術(shù)逐漸趨于成熟,這使數(shù)字視頻廣播技術(shù)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)自上世紀(jì)90年代,相繼推出了一系列數(shù)字視頻廣播標(biāo)準(zhǔn)以實(shí)現(xiàn)對(duì)全球廣播網(wǎng)的全面覆蓋,如DVB-C(有線)、DVB-T(陸地)、DVB-H(手持)、DVB-S(衛(wèi)星)等,而數(shù)字技術(shù)的發(fā)展已推動(dòng)以上標(biāo)準(zhǔn)演化成為相應(yīng)的第二代標(biāo)準(zhǔn)。DVB-S2作為第二代衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播標(biāo)準(zhǔn),具有更高的靈活性、更強(qiáng)的糾錯(cuò)性能、更大的傳輸容

2、量,針對(duì)此標(biāo)準(zhǔn)的接收機(jī)實(shí)現(xiàn)研究成為近幾年的熱點(diǎn)之一。
　　DVB-S2系統(tǒng)應(yīng)用范圍廣泛,包括廣播服務(wù)、交互應(yīng)用、衛(wèi)星新聞采集及其它專業(yè)應(yīng)用等,系統(tǒng)參數(shù)配置也非常靈活。目前已有的面市方案主要是在原有DVB-S接收機(jī)基礎(chǔ)上,加入對(duì)8PSK調(diào)制模式的支持,且未兼容較低碼率和無(wú)導(dǎo)頻的配置。另外,隨著人們對(duì)廣播服務(wù)要求的提高,專業(yè)應(yīng)用層次的質(zhì)量級(jí)別要求愈發(fā)明顯,對(duì)高階調(diào)制模式的支持將成為解調(diào)器的流行趨勢(shì)。對(duì)低碼率的兼容意味著接收機(jī)能工作在更

3、惡劣的信道條件下,高階調(diào)制模式則意味著實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的提高,同時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)需兼容靈活的導(dǎo)頻配置,所以必須仔細(xì)研究和優(yōu)化解調(diào)算法與實(shí)現(xiàn)以提高接收性能和適應(yīng)性。
　　本文的主要工作包括,
　　(1)廣泛深入調(diào)研目前各國(guó)主要的衛(wèi)星傳輸標(biāo)準(zhǔn)并概述其優(yōu)缺點(diǎn)比較,介紹DVB-S2系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)、信道編碼及調(diào)制系統(tǒng),結(jié)合實(shí)際應(yīng)用給出性能指標(biāo),指出潛在的難點(diǎn),分析標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用前景和實(shí)現(xiàn)意義。
　　(2)系統(tǒng)分析DVB-S2的信道特征并對(duì)其建模,調(diào)

4、研現(xiàn)有解調(diào)器整體架構(gòu),結(jié)合對(duì)信道非理想因素的分析,指明系統(tǒng)設(shè)計(jì)要重點(diǎn)解決的問(wèn)題和入手點(diǎn)。
　　(3)以所建信道模型為前提,建立系統(tǒng)發(fā)射-信道-解調(diào)模型,對(duì)解調(diào)器關(guān)鍵模塊的各種算法和方案進(jìn)行仿真和理論分析,結(jié)合系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)符號(hào)特征等分析提出優(yōu)化的關(guān)鍵模塊算法及vLSI方案,并給出與傳統(tǒng)方案的比較,應(yīng)用該方案可在系統(tǒng)要求的極低信噪比和大載波頻偏存在的情況下正確完成解調(diào)。算法設(shè)計(jì)時(shí)即考慮到降低VLSI實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度和電路運(yùn)算所產(chǎn)生的功

5、耗,而在電路設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)一步優(yōu)化VLSI結(jié)構(gòu),降低電路面積和功耗。
　　(4)研究已有幀同步算法的原理,分析其難以工作在系統(tǒng)要求的信噪比條件下的原因,結(jié)合DVB-S2幀頭符號(hào)特點(diǎn)及導(dǎo)頻符號(hào)的深入分析和利用,提出一種新的魯棒性更強(qiáng)的基于導(dǎo)頻符號(hào)相關(guān)輔助和雙峰值檢測(cè)的幀同步算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方案能工作在比系統(tǒng)要求的更低信噪比條件下,對(duì)頻偏和相偏不敏感,同時(shí)兼容有導(dǎo)頻模式和無(wú)導(dǎo)頻模式,能正確鑒別四種調(diào)制模式。
　　(5)研究已有載

6、波細(xì)頻偏和載波相偏恢復(fù)算法原理,結(jié)合對(duì)VLSI實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的考慮以及對(duì)星座點(diǎn)符號(hào)特征的分析,提出采用非面向判決的載波同步方案,并與已有的商向判決方案做仿真結(jié)果比較和分析。結(jié)果表明新方案在保證較為接近的載波同步性能的同時(shí),有效降低了電路復(fù)雜度。
　　(6)對(duì)已有數(shù)字自動(dòng)增益控制模塊的原理進(jìn)行分析,分析其對(duì)DVB-S2無(wú)導(dǎo)頻模式難以兼容及收斂速度較慢的原因,提出新的具有更強(qiáng)收斂特性的代價(jià)函數(shù),得到一種新的數(shù)字自動(dòng)增益控制方案并與傳統(tǒng)方案

7、做了比較和分析。結(jié)果表明該方案不僅收斂速度更快,兩且可同時(shí)兼容有導(dǎo)頻和無(wú)導(dǎo)頻模式,同時(shí)具有相對(duì)較低的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度,能為后續(xù)均衡及解映射提供更為準(zhǔn)確的幅度參照。
　　(7)針對(duì)低階調(diào)制模式工作在較低信噪比條件下的特點(diǎn),為降低誤碼率和主要由從高頻頭至調(diào)諧器線纜引入的回波干擾,采用面向判決的符號(hào)LMS算法對(duì)接收符號(hào)進(jìn)行均衡,而在高階調(diào)制模式16APSK、32APSK時(shí)應(yīng)用CMA盲均衡算法,在引入較低復(fù)雜度代價(jià)的情況下,該融合均衡方案能支持