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基于DVB-C2标准的OFDM基带系统设计与FPGA实现

作　者: 赵艳艳
导　师: 刘志军
学　校: 山东大学
专　业: 电路与系统
关键词: DVB-C2 M-QAM映射 时域交织 频域交织 OFDM调制
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 60次
引　用: 1次
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内容摘要


由DVB组织开发的第二代有线数字电视标准DVB-C2,于2009年4月以蓝皮书A138的形式发表,欧洲电信标准协会(ETSI)于2009年7月做为正式标准ETSI EN 302 764发布。DVB-C2采用最新的编码和调制技术,能高效利用有线电视网,提供高清晰度电视(HDTV)、视频点播(VoD)和交互电视等未来广播电视服务所要求的优化模式和选项。在与DVB-C同等部署条件下,C2系统的频谱效率可以提高30%。当关闭模拟电视系统后,优化的HFC网下行容量将增加60%以上。随着“三网融合”的推进,DVB-C2可以满足不断发展的新商业需求。DVB-C2之所以有如此高的频谱利用率,是因为它采用了OFDM(正交频分复用技术)调制技术。这种由多载波调制技术发展而来的数字通信技术,其显著特点是各个子载波均相互正交,一般采用IFFT设计实现。除此之外,DVB-C2标准采用了BCH+LDPC的级联编码方式,并支持16QAM-4096QAM的映射方式,远远超出了DVB-C标准所规定的16QAM-256QAM的映射方式。本课题以Xilinx公司的Virtex-6系列FPGA为平台,使用ISE12.3进行系统设计,由Modelsim6.5进行模块仿真,完成符合DVB-C2标准通用的OFDM调制的设计和实现。通过研究实际应用项目和DVB-C2标准,完成了DVB-C2星图映射、数据分片、时频交织、组帧、IFFT等模块的设计,完成Verilog-HDL代码的编写以及仿真验证工作。通过Matlab辅助计算并将其结果与仿真结果进行比较,以验证Verilog代码编写的正确性。除此之外,本设计还采用了Matlab中的Simulink搭建DVB-C2发送及接收系统,目的是加深对DVB-C2标准的理解。本文首先对DVB-C2标准的OFDM调制工作原理进行系统说民。在学习DVB-C2标准OFDM调制技术的理论基础上,重点研究了DVB-C2星图映射、时频交织、组帧、IFFT部分,设计完成了基于DVB-C2标准的OFDM调制技术。本文提出了一种可以实现任意阶QAM调制的设计方案,能节省大量的查找表资源,并提出了一种零延迟的时域交织、频域交织有效的设计方法。

全文目录


摘要  10-12
Abstract  12-14
符号说明  14-15
第一章 绪论  15-20
  1.1 数字电视的标准概述  15-17
    1.1.1 三大国际标准  15-16
    1.1.2 我国的数字电视标准  16-17
  1.2 OFDM调制技术在数字电视标准中的应用情况  17
  1.3 课题研究背景意义  17-18
  1.4 论文工作与结构  18-20
第二章 OFDM调制理论基础  20-25
  2.1 原理和基本模型  20-21
    2.1.1 原理  20
    2.1.2 基本模型  20-21
  2.2 保护间隔和循环前缀  21
  2.3 信道估计和导频设计  21-22
  2.4 OFDM基带系统框图  22-23
  2.5 优势与不足  23-24
  2.6 本章小结  24-25
第三章 DVB-C2标准OFDM基带系统理论研究  25-53
  3.1 DVB-C2系统结构及概述  25-27
  3.2 输入处理  27-32
    3.2.1 模式适配  27-31
    3.2.2 流适配  31-32
  3.3 比特交织编码和调制  32-41
    3.3.1 FEC编码  32-37
      3.3.1.1 BCH编码  33-34
      3.3.1.2 内编码LDPC  34-35
      3.3.1.3 比特交织  35-37
    3.3.2 星图映射  37-41
  3.4 L1信令概述  41-42
  3.5 组帧  42-48
    3.5.1 C2帧结构  42-43
    3.5.2 参考导频序列  43-44
    3.5.3 插入导频  44-46
    3.5.4 Data Slice的位置  46
    3.5.5 时域交织  46-47
    3.5.6 频域交织  47-48
  3.6 OFDM形成  48-49
  3.7 DVB-C2 Simulink功能仿真  49-52
  3.8 本章小结  52-53
第四章 DVB-C2标准OFDM基带系统的设计  53-73
  4.1 系统整体设计  53
  4.2 模块设计  53-72
    4.2.1 输入处理模块的设计  53-55
    4.2.2 DVB-C2信道编码的设计  55-59
      4.2.2.1 BCH编码模块设计  55-58
      4.2.2.2 LDPC编码模块设计  58-59
      4.2.2.3 比特交织模块设计  59
    4.2.3 QPSK、M-QAM调制的设计  59-65
      4.2.3.1 M-QAM映射设计思路  59-62
      4.2.3.2 地址译码器模块的设计  62-65
    4.2.4 组帧模块——时域交织、插入导频、频域交织  65-70
      4.2.4.1 时域交织  65-68
      4.2.4.2 频域交织  68-70
    4.2.5 OFDM形成模块设计  70-72
  4.3 本章小结  72-73
第五章 DVB-C2标准OFDM基带系统的FPGA实现  73-82
  5.1 资源评估及器件选型  73-74
  5.2 各个模块的仿真及性能分析  74-81
    5.2.1 输入处理  74-75
    5.2.2 信道编码  75-76
    5.2.3 M-QAM映射模块  76-78
    5.2.4 时域交织模块  78-79
    5.2.5 频域交织模块  79-80
    5.2.6 IFFT和插入循环前缀模块  80-81
  5.3 本章小结  81-82
第六章 总结及展望  82-84
附录  84-90
  附录A BPSK、QPSK、16QAM～4096QAM  84-86
  附录B 文件map_value.coe中的内容  86-87
  附录C 计算H(q)  87-90
参考文献  90-94
致谢  94-95
攻读硕士期间取得的成果  95-96
学位论文评阅及答辩情况表  96

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 数据通信 > 数据传输技术
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