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DTMB信道调制的研究与实现

作　者: 邓素兰
导　师: 袁小龙
学　校: 北京交通大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 3780点IFFT WFTA 地面数字电视 星座映射 卷积交织
分类号: TN943
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 225次
引　用: 1次
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内容摘要


地面数字电视传输标准是数字电视传输系统的标准。我国根据地面数字电视传输系统的要求制定了一个命名为“数字电视地面多媒体广播(DTMB)”的标准。该标准于2006年8月正式对外公布,成为我国广播领域里唯一的强制性标准,它创新性地采用了3780点OFDM技术,给地面数字电视发送端的调制和接收端的解调的实现带来了一定的挑战。本文的主要工作在于研究和实现DTMB发送端系统的调制部分。目前国际上主要的数字电视地面传输标准有三种,它们分别是:美国的ATSC、欧洲的DVB-T以及日本的ISDB。本文首先简要介绍和比较了三大标准各自的优缺点,然后详细描述了DTMB系统调制端的结构流程和基本特点以及与数字电视有关的一些数字调制技术,重点分析了该系统的信道特征和OFDM调制技术,并给出了与OFDM调制有关的各个功能模块,包括星座映射、符号交织、帧体形成以及3780点FFT的FPGA实现模型,完成了对各个模块的Verilog描述以及大部分模块在QuartusⅡ环境下的设计、仿真和验证。对于符号交织模块,国标系统采用卷积交织方法,由于其规定的交织深度(B)和交织宽度(M)(B=52,M=520;B=52,M=720)都比较大,故不适合运用传统的移位寄存器方式来实现。针对这种情况本文采用整块的RAM来实现符号交织,并结合MATLAB和QuartusⅡ内嵌的逻辑分析器SignalTapⅡ验证了交织结果的正确性。通过分析,利用整块RAM实现交织的方法可大大简化时钟和数据管理,减小实现的复杂程度,节省系统资源,降低成本。3780点IFFT是整个数字电视国标系统的关键部分之一,也是最大的难点之一。由于其调制点个数非基2的特殊性,故不适合采用目前已经成熟的基2基4 FFT算法。针对这种情况,本文采用PFA和WFTA快速傅立叶算法来实现3780点FFT。通过这两种算法将3780点的FFT分成7点WFTA、9点WFTA、5点WFTA、3点WFTA、4点WFTA以及旋转因子计算6个组成部分。整个IFFT系统采用分模块处理各点WFTA算法,复用存储器完成索引映射的结构,这种结构比较易懂而又相对节省资源。本文以3点WFTA算法为基础,详细介绍了3780点FFT的实现过程,并利用QuartusⅡ软件完成其设计和仿真。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-12
1 引言  12-16
  1.1 数字电视的优越性  12
  1.2 国内外数字电视地面传输标准  12-15
    1.2.1 国外数字电视地面传输标准  12-13
    1.2.2 国内数字电视地面传输标准  13-14
    1.2.3 各标准的比较  14-15
  1.3 本文的主要内容和结构  15-16
2 DTMB系统信道调制技术的理论基础  16-29
  2.1 数字调制的实现方法介绍  16-20
    2.1.1 QPSK(4PSK)调制  16-18
    2.1.2 MQAM调制  18-19
    2.1.3 OFDM调制概述  19-20
  2.2 数字电视地面传输信道的特点  20
  2.3 DTMB系统的发送端结构  20-21
  2.4 星座映射和符号交织  21-23
    2.4.1 星座映射  21-22
    2.4.2 符号交织  22-23
  2.5 帧体形成  23-25
    2.5.1 OFDM帧结构  23-24
    2.5.2 帧体形成的概念  24-25
  2.6 OFDM调制原理  25-28
    2.6.1 OFDM调制的系统模型  25-27
    2.6.2 IFFT实现OFDM的理论推导  27-28
  2.7 调制系统的参数确定  28-29
3 DTMB信道调制技术实现方案的设计  29-58
  3.1 星座映射的设计  29-32
    3.1.1 串并转换  30-31
    3.1.2 符号存储地址  31-32
  3.2 符号交织的设计  32-38
    3.2.1 基于存储器的交织方法  32-33
    3.2.2 交织地址生成  33-36
    3.2.3 交织控制  36
    3.2.4 交织的实现  36-38
  3.3 帧体形成模块的设计  38-43
    3.3.1 Walsh序列和m序列  38-39
    3.3.2 TPS的形成  39
    3.3.3 频域交织  39-41
    3.3.4 系统信息插入的实现  41-43
  3.4 3780点IFFT的设计  43-58
    3.4.1 Cooley-Tukey算法  44-45
    3.4.2 PFA算法  45
    3.4.3 WFTA算法  45-47
    3.4.4 In-place，in-order算法  47
    3.4.5 3780点FFT算法研究  47-53
    3.4.6 WFTA算法的实现  53-58
4 模块的测试和仿真  58-72
  4.1 FPGA设计流程与方法  58-59
  4.2 硬件资源与Quartus II介绍  59-62
    4.2.1 Quartus II软件介绍  59
    4.2.2 GX-SOC/SOPC-Dve-Lab Platform开发平台介绍  59-61
    4.2.3 Cyclone II介绍  61-62
  4.3 卷积交织的仿真分析  62-65
    4.3.1 卷积交织的时序仿真结果  62-63
    4.3.2 卷积交织的MATLAB实现  63
    4.3.3 交织结果的matlab验证  63-64
    4.3.4 卷积交织的FPGA板级验证  64-65
  4.4 帧体形成模块的仿真分析  65-68
  4.5 3780点FFT的仿真分析  68-72
    4.5.1 3点WFTA的结果分析  68-69
    4.5.2 3780点FFT的结果分析  69-72
5 结论  72-73
参考文献  73-75
附录A  75-77
作者简历  77-79
学位论文数据集  79

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 电视 > 电视信号的传输
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