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DVB-H中循环码的算法研究和ASIC实现

作　者: 邹莉萍
导　师: 王匡
学　校: 浙江大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: HDTV DVB-T DVB-H 循环码 BCH码 RS码 MPE-FEC ASIC 脉动式阵列纠删纠错时域译码流水线结构
分类号: TN949.197
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 246次
引　用: 7次
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内容摘要

数字高清晰度电视(Digital HDTV)作为第三代电视标准,已成为当今世界高技术竞争的焦点,对世界的政治、经济和文化将产生巨大而深远的影响。本文对于DVB-H((Digital VideoBroadcast—Handheld)标准中所涉及的循环码的编译码理论进行了研究,着重分析了用于TPS保护的BCH码和MPE-FEC帧中的RS码,并详细叙述了其在ASIC上的实现方法。本文的结构安排如下: 第一章概述了数字电视和三大标准的特点,并介绍ASIC和SoC设计的有关概念。第二章详细介绍了基于DVB-T的DVB-H标准中所增加的几个新技术,尤其是MPE-FEC帧结构形成方式,同时说明了DVB-T系统发射机和接收机的整体实现框图及OFDM技术原理。第三章主要针对DVB-H无线移动信道及信道纠错编码中的循环码进行了研究。介绍了电磁波在空中的传输特点、无线衰落信道的特征、无线信道的噪声和干扰,其中详细说明了循环码的原理,为接下来两章TPS BCH码和RS码模块的具体实现提供一个理论基础。第四章首先对循环码的编码和三种常用时域译码方法进行详细的理论分析研究。接着针对BCH码在DVB-H的应用,设计了一种基于迭代的简化译码算法,同时给出了其ASIC设计方案。最后对译码器中所用的伽罗华域运算的单元模块给出了详细的说明和比较。第五章详细说明了DVB-H系统中RS码的硬件设计和具体ASIC实现,其中RS译码器采用了Modified Euclid-Chien-Forney算法,在设计时,使其具有很多的重复和递归(脉动式阵列),然后用Verilog语言完成硬件的流水线结构。同时研究了DVB-H中的RS码纠删原理,并给出了实现方案。接着讨论了多级编码的门限效应,RS译码的纠错性能、出错指示及漏警概率的计算。本文提出了DVB-H中的BCH和RS码的编译码的具体算法,并给出了具体的ASIC实现;比较了伽罗华域上多种运算的硬件实现方案;探讨了DVB-H中的MPE-FEC帧结构和RS码纠错纠删的实现方案。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-8
第一章绪论  8-20
  1.1 数字电视概况  8-11
    1.1.1 数字电视的特点  8-9
    1.1.2 数字电视的分类  9
    1.1.3 数字电视标准  9-11
  1.2 基于DVB-T的DVB-H  11-12
  1.3 专用集成电路ASIC设计  12-19
    1.3.1 ASIC的发展历程  12
    1.3.2 ASIC及其分类  12
    1.3.3 ASIC主要设计流程  12-14
    1.3.4 SoC设计方法  14-17
      1.3.4.1 软硬件协同设计技术  15
      1.3.4.2 IP核生成及复用技术  15-16
      1.3.4.3 超深亚微米电路实现技术  16-17
    1.3.5 ASIC测试技术  17-19
      1.3.5.1 扫描技术  17
      1.3.5.2 内建自测试技术  17-19
  1.4 本文的主要工作  19-20
第二章 DVB-H／T系统方案  20-37
  2.1 OFDM基本原理  20-26
    2.1.1 OFDM技术发展概况  20-21
    2.1.2 OFDM系统的基本模型  21-22
    2.1.3 OFDM调制解调的FFT实现  22-24
    2.1.4 保护间隔和循环前缀  24-25
    2.1.5 OFDM系统的主要优缺点  25-26
  2.2 DVB-T系统  26-30
    2.2.1 DVB-T COFDM系统框图  26-29
    2.2.2 DVB-T系统的主要参数  29-30
  2.3 DVB-H系统  30-37
    2.3.1 DVB-H的系统结构  30-32
    2.3.2 DVB-H中的关键新技术  32-36
      2.3.2.1 时间分片技术  32-33
      2.3.2.2 MPE-FEC(多协议封装—前向纠错)帧结构  33-35
      2.3.2.3 4K模式和深度符号交织  35-36
      2.3.2.4 DVB-H传输参数信令  36
    2.3.3 DVB-H的发展趋势  36-37
第三章 DVB-H无线移动信道和差错控制  37-52
  3.1 无线移动信道的特性  37-42
    3.1.1 无线信道的大尺度衰落  38-39
    3.1.2 阴影衰落  39
    3.1.3 无线信道的多径衰落  39-40
    3.1.4 无线信道的时变性以及多普勒频移  40-42
  3.2 无线信道的噪声和干扰  42-43
    3.2.1 加性噪声  42-43
    3.2.2 邻频道干扰与同频道干扰  43
  3.3 差错控制编码  43-48
    3.3.1 差错控制方式  44
    3.3.2 差错控制编码的基本原理  44-45
    3.3.3 差错控制编码的分类  45
    3.3.4 差错控制编码的纠检错性能  45-48
  3.4 DVB-H系统中的循环码  48-52
    3.4.1 BCH码  49-50
    3.4.2 RS码  50-51
    3.4.3 缩短循环码  51-52
第四章 DVB-H中BCH编译码的算法研究和ASIC设计  52-91
  4.1 DVB-H中的TPS误码保护方案  52
  4.2 BCH编码原理和算法  52-53
  4.3 BCH译码的一般原理和算法  53-68
    4.3.1 计算伴随式  54-56
    4.3.2 求取错误位置多项式和错误估值多项式  56-65
      4.3.2.1 错误位置多项式和错误估值多项式及关键方程  56-59
      4.3.2.2 求取错误位置多项式  59-65
    4.3.3 由错误位置多项式求错误位置  65
    4.3.4 求错误值  65-67
    4.3.5 BCH码的频域译码  67
    4.3.6 BCH译码器的实现方案  67-68
  4.4 BCH编码电路的ASIC实现  68-69
  4.5 BCH译码电路的ASIC实现  69-75
    4.5.1 BCH译码电路的总体设计  69-70
    4.5.2 计算伴随式  70-71
    4.5.3 求错误位置多项式  71-74
    4.5.4 由错误位置多项式求错误位置  74-75
  4.6 伽罗华域多项式及域元素运算的实现  75-91
    4.6.1 有限域的基  75-77
    4.6.2 GF(2~7)域元素生成  77
    4.6.3 伽罗华域的加法电路  77
    4.6.4 伽罗华域的乘法电路  77-87
      4.6.4.1 自然基乘法器  78-81
      4.6.4.2 Messey-Omura乘法器(常规基乘法器)  81-85
      4.6.4.3 查表法乘法器  85-86
      4.6.4.4 常数乘法器  86-87
    4.6.5 伽罗华域的除法电路  87
    4.6.6 求逆电路  87-91
      4.6.6.1 查表法  87
      4.6.6.2 基于Fermat定理的常规基求逆  87-91
第五章 DVB-H中RS编译码的算法研究和ASIC设计  91-108
  5.1 DVB-H中MPE-FEC帧的RS码方案  91-93
    5.1.1 MPE-FEC帧中的误码保护  91-92
    5.1.2 RS码的纠删算法  92-93
  5.2 DVB-T中的外码方案  93-96
    5.2.1 DVB-T的信道编码  93-94
    5.2.2 多级编码的门限效应  94
    5.2.3 RS码  94-95
    5.2.4 外交织  95-96
  5.3 MPE-FEC帧中RS纠错译码的性能分析  96-97
    5.3.1 抗噪声性能  96
    5.3.2 纠错性能  96-97
    5.3.3 出错指示及误警和漏警概率的计算  97
  5.4 RS编码电路的ASIC实现  97-98
  5.5 RS译码电路的ASIC实现  98-108
    5.5.1 RS时域译码的流水线结构  98-99
    5.5.2 伴随多项式求取子模块  99-101
    5.5.3 修正的Euclid迭代算法子模块  101-104
    5.5.4 Chien搜索和Forney算法子模块  104-107
    5.5.5 纠错子模块  107-108
附录A  108-109
附录B  109-111
参考文献  111-113
致谢  113

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