衛(wèi)星數(shù)字電視接收機(jī)關(guān)鍵算法及VLSI實(shí)現(xiàn)研究.pdf

1、伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電視技術(shù)已進(jìn)入數(shù)字電視時(shí)代。數(shù)字電視是電視傳播領(lǐng)域中繼黑白電視到彩色電視變革后的第二次徹底的變革。與此同時(shí)，知識(shí)經(jīng)濟(jì)浪潮帶動(dòng)了集成電路技術(shù)、信息處理技術(shù)、通信技術(shù)等一系列現(xiàn)代化技術(shù)的全面發(fā)展，并在數(shù)字電視的迅速成長中得到體現(xiàn)。 衛(wèi)星廣播電視網(wǎng)以其頻帶寬、覆蓋面廣的優(yōu)點(diǎn)，為信息傳播提供了非常良好的媒介。衛(wèi)星廣播的傳輸信道具有噪聲惡劣、載波頻率偏差大的特點(diǎn)，這對(duì)衛(wèi)星廣播的穩(wěn)定接收提出了高要求；同時(shí)，支持對(duì)未知信

2、道參數(shù)高速掃描功能也是設(shè)計(jì)衛(wèi)星數(shù)字電視接收機(jī)的難點(diǎn)。 本文以歐洲衛(wèi)星數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)DVB-S為研究背景，從QPSK調(diào)制技術(shù)的基本原理出發(fā)，結(jié)合對(duì)衛(wèi)星廣播傳輸信道的研究，提出了適用于衛(wèi)星數(shù)字電視接收系統(tǒng)的內(nèi)接收機(jī)設(shè)計(jì)方案，包括內(nèi)接收機(jī)的系統(tǒng)架構(gòu)、定時(shí)恢復(fù)算法、匹配濾波器設(shè)計(jì)、以及在低信噪比條件下捕獲大范圍載波頻率偏差的算法，這些均是衛(wèi)星數(shù)字電視廣播接收的關(guān)鍵所在。同時(shí)，按照ASIC設(shè)計(jì)流程，以高性能、低成本、低功耗為目標(biāo)完成內(nèi)接

3、收機(jī)的VLSI實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證。 本文主要工作包括： (1)深入調(diào)研數(shù)字電視發(fā)展?fàn)顩r以及DVB標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)。以DVB-S標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用為背景，結(jié)合四相相移鍵控(QPSK)調(diào)制技術(shù)的原理以及前向糾錯(cuò)編碼技術(shù)，對(duì)接收系統(tǒng)進(jìn)行性能分析。 (2)系統(tǒng)分析衛(wèi)星廣播傳輸信道的特性，并對(duì)傳輸信道進(jìn)行建模。廣泛調(diào)研現(xiàn)有衛(wèi)星數(shù)字電視廣播接收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，包括天線、高頻頭、調(diào)諧器(TUNER)、數(shù)字衛(wèi)星設(shè)備控制總線(DiSEqC)以及信道接收芯片

4、。重點(diǎn)針對(duì)信道接收芯片中的內(nèi)接收機(jī)進(jìn)行算法級(jí)建模，其中包括信道參數(shù)高速掃描模塊、抗混疊濾波器、定時(shí)恢復(fù)環(huán)路、載波恢復(fù)環(huán)路以及匹配濾波器等。 (3)利用傳輸信道的模型，以內(nèi)接收機(jī)算法級(jí)模型為仿真平臺(tái)，比較各種實(shí)現(xiàn)方案的性能，并定性分析各模塊之間的性能影響，根據(jù)結(jié)果提出一種高性能的內(nèi)接收機(jī)設(shè)計(jì)方案，并對(duì)該方案中采用的算法進(jìn)行優(yōu)化。該方案可在惡劣噪聲下快速捕獲較大的載波頻率偏差，從而完成正確解調(diào)，同時(shí)充分考慮算法復(fù)雜度并優(yōu)化VLSI實(shí)

5、現(xiàn)結(jié)構(gòu)，減小了內(nèi)接收機(jī)電路面積。 (4)研究定時(shí)誤差檢測(cè)算法以及拋物線內(nèi)插器原理，優(yōu)化定時(shí)恢復(fù)環(huán)路的電路結(jié)構(gòu)，同時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求提出了一種改進(jìn)的數(shù)控振蕩器實(shí)現(xiàn)方案，使定時(shí)恢復(fù)環(huán)路可正確恢復(fù)出2M～45MHz范圍內(nèi)的可變符號(hào)速率時(shí)鐘。 (5)采用CSD編碼技術(shù)表示FIR濾波器各抽頭的系數(shù)，并以局部搜索方法對(duì)系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了無乘法器結(jié)構(gòu)的FIR濾波器，從而大大簡化了電路實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。 (6)利用衛(wèi)星數(shù)字電視廣播系統(tǒng)中