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DVB-T中同步系统的设计与仿真

作　者: 孟杨
导　师: 周云耀
学　校: 武汉理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: DVB-T 同步 FPGA
分类号: TN943
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

经过多年的研究和发展,数字电视技术已经成熟,将全面取代模拟电视,成为新兴的信息支柱产业之一。欧洲地面数字电视传输标准(Digital Video Broadcasting-Terrestrial, DVB-T)是最早获得国际认可的数字电视地面广播标准,也是各国地面数字电视接收测试中评价最高的标准,我国的地面数字电视标准也是在其基础上发展起来的。DVB-T系统采用了正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multipexing, OFDM)作为其传输的关键技术。近年来,OFDM技术受到越来越广泛的关注,其并行传输机制、内在抗符号间干扰特性,在衰落信道中显示了很强的数据传输性能,同时由于其子载波间的正交性,OFDM系统具有很高的频带利用率。然而OFDM有一个致命的缺陷就是对符号偏差和载波频率偏差很敏感,因此较准确的符号同步和精确的频率同步是保证OFDM系统正常工作的前提。DVB-T系统的同步问题是整个系统实现的难点之一,本文着重研究了DVB-T系统中同步方案及其实现。首先分析了DVB-T系统结构流程、核心技术及系统信道特性和参数。然后分别引入符号定时偏差、载波频率偏差、载波相位偏差、采样频率偏差和采样相位偏差,对各种偏差对系统造成的影响进行了定性和定量的分析。接着在此基础上,对前人提出各种经典同步算法进行理论分析,找出其中的不足之处加以改进,并验证了理论推导的正确性。符号粗同步阶段,提出了一种改进的最大相关估计算法。符号精同步阶段,提出了一种改进的符号类型检测算法。采样同步阶段,采用了改进的方程求解方案。最后进行了同步系统中关键模块的硬件电路设计,通过对各种同步算法的仔细分析找出其特点,对关键电路进行并行和复用处理,不仅提高了运行速度,硬件资源也得到节省,充分发挥了FPGA器件的优势。使用Verilog语言进行硬件电路描述,使用QuartusII软件完成各模块的FPGA设计与仿真验证。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章引言  9-12
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 DVB-T中的同步系统  10-11
  1.3 论文研究的主要内容  11-12
第2章 DVB-T系统及地面广播信道特性  12-19
  2.1 DVB-T系统基本原理  12-16
    2.1.1 映射  13
    2.1.2 组帧  13-14
    2.1.3 OFDM调制和循环前缀  14-16
  2.2 地面广播信道特性  16-19
    2.2.1 多径效应和频率选择性衰落  16-17
    2.2.2 多普勒效应和时间选择性衰落  17
    2.2.3 本文使用的信道模型  17-19
第3章同步偏差对系统的影响  19-27
  3.1 符号偏差对系统的影响  19-22
  3.2 载波偏差的影响  22-24
  3.3 采样偏差的影响  24-27
第4章 DVB-T中同步算法的研究与仿真  27-44
  4.1 符号同步  27-38
    4.1.1 符号粗同步  28-33
    4.1.2 符号精同步  33-38
  4.2 载波同步  38-41
    4.2.1 小数倍载波频率同步  38-39
    4.2.2 整数倍载波频率同步  39-41
  4.3 采样同步  41-44
    4.3.1 采样定时同步  41-42
    4.3.2 采样频率同步  42-44
第5章同步系统中关键模块的FPGA实现  44-50
  5.1 符号粗同步和小数倍载波频率同步模块的实现  44-46
    5.1.1 定时偏差粗估计  44-45
    5.1.2 小数倍载波频偏估计  45-46
  5.2 FFT模块的实现  46-48
    5.2.1 实现方法的选择  46-47
    5.2.2 处理模块的设计  47-48
  5.3 整数倍载波频率同步模块的实现  48-49
  5.4 符号精同步模块的实现  49-50
第6章总结与展望  50-52
  6.1 论文总结  50-51
  6.2 工作展望  51-52
致谢  52-53
参考文献  53-56
攻读硕士学位期间发表论文  56-57
附录A  57

DVB-T中同步系统的设计与仿真

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