兼容DVB-T-DTMB標(biāo)準(zhǔn)解調(diào)模塊關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著電視技術(shù)的發(fā)展,全球正步入數(shù)字電視時(shí)代,將會(huì)給人們的生活帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響。中國(guó)于2006年8月頒布了地域數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)DTMB,該標(biāo)準(zhǔn)采用TDS-OFDM調(diào)制解調(diào)技術(shù),中國(guó)計(jì)劃將于2015年全面實(shí)施數(shù)字電視廣播,停止模擬電視信號(hào)的發(fā)送。除中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)外,全球較為成熟的三大數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)分別為美國(guó)ATSC、歐洲D(zhuǎn)VB和日本ISDB-T,其中以歐洲的DVB-T標(biāo)準(zhǔn)接受度最高,全球已有超過(guò)30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)采納歐洲D(zhuǎn)VB-T標(biāo)準(zhǔn)。已有國(guó)外公司開(kāi)發(fā)出

2、了多款DVB-T和兼容DVB-T/H標(biāo)準(zhǔn)的解調(diào)(Demodulator)芯片,技術(shù)較為成熟。目前凌訊等公司也已開(kāi)發(fā)出符合中國(guó)國(guó)標(biāo)DTMB標(biāo)準(zhǔn)解調(diào)芯片。從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,兼容兩種及以上標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字電視地域接收芯片已成為新的趨勢(shì)。但目前大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)兼容僅僅是將兩種標(biāo)準(zhǔn)解調(diào)芯片簡(jiǎn)單地封裝集成,對(duì)于專注于兼容DVB-T和DTMB標(biāo)準(zhǔn)的地域接收解調(diào)芯片的研究還比較少。
　　本論文專注于DVB-T和國(guó)標(biāo)DTMB中多載波方案的解調(diào)研究。與現(xiàn)有兩種標(biāo)準(zhǔn)

3、簡(jiǎn)單地融合不同,本論文在對(duì)兩種多載波標(biāo)準(zhǔn)的異同點(diǎn)進(jìn)行深入分析基礎(chǔ)上,以資源共享、改進(jìn)算法和電路結(jié)構(gòu)為主要方法,對(duì)兼容DVB-T和DTMB標(biāo)準(zhǔn)解調(diào)模塊關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。
　　(1)對(duì)國(guó)內(nèi)外數(shù)字電視技術(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)研,在此基礎(chǔ)上確定了以兼容DVB-T和中國(guó)數(shù)字電視DTMB標(biāo)準(zhǔn)的接收解調(diào)器為研究對(duì)象。以資源共享降低面積和功耗為目標(biāo)提出了兼容兩種標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字電視地域廣播解調(diào)芯片體系構(gòu)架。
　　(2)設(shè)計(jì)了符合DVB-T和

4、DTMB標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字基帶前端,詳細(xì)討論了采樣碼率恢復(fù)內(nèi)插器電路的電路優(yōu)化設(shè)計(jì)。著重研究了關(guān)鍵模塊DDFS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),提出了兩種新穎DDFS實(shí)現(xiàn)方法:1)基于ROM壓縮技術(shù)的DDFS,經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)ROM容量被壓縮至192比特,僅為Moran方法的4％,Kesoulis方法的39%;2)ROM-less結(jié)構(gòu)的DDFS,采用兩段四階曲線擬合算法,其SFDR可達(dá)-90dBc、時(shí)鐘頻率高達(dá)200MHz。(3)對(duì)符合兩種標(biāo)準(zhǔn)接收器之同步算法和電路進(jìn)行

5、了優(yōu)化設(shè)計(jì),包括符號(hào)偏移、載波頻偏和采樣鐘偏移。
　　為此,本文1)在分析傳統(tǒng)ML同步算法的基礎(chǔ)上,提出了符號(hào)ML算法,減少了符號(hào)偏移和小數(shù)倍粗頻偏的電路復(fù)雜度和功耗。與傳統(tǒng)ML算法相比,電路復(fù)雜度和功耗分別減少了88%和93%;2)優(yōu)化設(shè)計(jì)了DVB-T接收器中整數(shù)倍頻率估計(jì)器之電路,對(duì)進(jìn)行相關(guān)的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行截位。與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比,在保持性能的前提下其電路復(fù)雜度和功耗可分別減少了52%和62%;3)對(duì)Tufvesson算法的參數(shù)K和

6、P進(jìn)行了優(yōu)化選取,設(shè)計(jì)了兩步同步跟蹤方案,平衡了估計(jì)精度與估計(jì)范圍之間矛盾。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了兼容兩種標(biāo)準(zhǔn)的同步估計(jì)架構(gòu),并提出了雙模FFT前ML/PN同步模塊的VLSI系統(tǒng)和FFT后雙模整數(shù)倍頻偏、采樣鐘同步模塊的VLSI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。(4)設(shè)計(jì)了一種符合DVB-T標(biāo)準(zhǔn)的低功耗、小面積的2K/8K模式的FFT處理器,與Su的方法相比,其功耗和電路規(guī)模分別降低了64%和35%。并討論了符合DTMB標(biāo)準(zhǔn)的3780點(diǎn)FFT處理器電路設(shè)計(jì),其系統(tǒng)

7、架構(gòu)與所設(shè)計(jì)DVB-T之FFT處理器類似以便雙模FFT處理器的集成。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了兼容混合基2/4/WFTA7/9/3/5/4碟型運(yùn)算處理單元,共享了碟型運(yùn)算單元中的乘法器和加法器,并設(shè)計(jì)了雙模FFT處理器的系統(tǒng)控制方案。(5)應(yīng)用FPGA開(kāi)發(fā)板以及羅德斯瓦茲的數(shù)字電視信號(hào)發(fā)生儀SFE,搭建了基于FPGA的數(shù)字電視解調(diào)器系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái),完成了本論文所設(shè)計(jì)電路系統(tǒng)的部分功能和性能測(cè)試。
　　論文的研究將有助于掌握有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)