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电视广播中重影消除技术运用与研究
作 者: 黄姣英
导 师: 何怡刚
学 校: 湖南大学
专 业: 电气工程
关键词: 重影消除器 自适应均衡 Soc 数模转换器 模数转换器 相位锁相环
分类号: TN948.13
类 型: 博士论文
年 份: 2008年
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内容摘要
几十年来,电视广播中的重影问题是烦人的问题之一,电视重影现象可视为回波干扰或者信道弥散现象,对模拟和数字广播、通信的质量产生很大的损伤。近年来消重影技术已发展到采用均衡技术进行滤波和补偿阶段,它将消重影技术与均衡改善画质技术结合进行图像处理。本文主要围绕电视广播中的重影消除与自适应均衡这一主题,遵循低压低功耗设计的基本原则,研制了视频重影消除均衡Soc芯片。本论文的主要工作体现在以下三个方面:1.设计了一种基于小波预处理GCR的重影消除系统。在进行信道估算前,先对参考信号进行小波去噪,再确定滤波器各抽头系数,数字化的信号然后被IIR和FIR滤波器进行去重影处理。采用该方法可以降低滤波器的抽头数,缩减重影消除系统的硬件要求,芯片的功耗也大大降低。采用该方法后,不但缩小了滤波器的训练时间,而且可以快速跟踪时变信道,大幅度降低了系统对硬件资源的要求,有着独特的优越性,在数字移动通信中具有重要的意义。2.研究了均衡器的结构设计,设计了一种分组活动抽头均衡器。在此基础上,设计了一款用于视频均衡的数字滤波器芯片,可完成信号的自适应均衡功能,采用Charted 3.3伏电压、0.35μm CMOS工艺生产制造,滤波器的有效面积为5.6 mm2,该滤波器可消除重影(回波)的范围是-6.15μs~+41.6μs。3.详细的研究了重影消除Soc芯片的功能设计与结构设计,芯片集成了DSP控制器、存储器、同步检测器、D/A、A/D及用户编程。整个Soc芯片采用3.3V电源电压、0.35um CMOS工艺生产制造;在典型工作频率下最大功耗为1.3W,采用80-pin的MQFP(Metric Quad Flat Package)封装,封装前的裸芯片(包括PAD在内)的尺寸为14mm x 20 mm。详细设计了以下几个芯片模块:(1)设计了一种10位150MHz流水线型ADC,其有效面积为2.8mm2,通过采用动态比较器,大大降低了电路的功耗。在采样保持电路中使用一种新颖的自举(bootstrap)开关,减小了失真,使得电路在输入信号频率很高时仍具有很好的动态性能.测试结果表明,积分非线性误差和微分非线性误差分别为1.15LSB和0.75LSB,在150MHz/s采样频率下,对80MHz信号转换的无杂散动态范围为52.4dB,功耗为97mW。(2)设计了一种10位200MHz电流舵DAC,采用了“6+4”的分段式结构和新型的开关策略,DAC的有效面积为0.91 mm2。测试结果表明,最大积分非线性误差和微分非线性误差分别为0.2LSB和0.3 LSB。在200MHz/s采样频率下,对100MHz信号转换的无杂散动态范围(SFDR)为55dB;在3.3V工作电压, 200MHz/s采样频率下,芯片的功耗为82 mW。(3)设计了Soc中的片上锁相环时钟产生器,在电源电压为2.5~3.3V,温度为0℃~75℃间性能良好,锁定时间小于6μs,可以在10~75MHz范围内稳定工作。最后,对本论文的工作进行了总结。
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全文目录
摘要 5-7 ABSTRACT 7-13 第1章 绪论 13-18 1.1 研究的背景和意义 13-15 1.2 研究的目的 15-16 1.3 本文的主要内容及结构安排 16-18 1.3.1 本文的主要内容 16 1.3.2 本文的结构安排 16-18 第2章 预备知识 18-27 2.1 重影消除关键技术简要概述 18-23 2.1.1 前言 18 2.1.2 重影消除原理 18-19 2.1.3 重影消除滤波器的结构 19-20 2.1.4 重影消除参考信号(GCR) 20-21 2.1.5 系数运算方法 21-23 2.2 自适应均衡技术简要概述 23-26 2.2.1 自适应均衡发展状况 23-24 2.2.2 均衡器算法简介 24-25 2.2.3 均衡技术简介 25-26 2.3 本章小结 26-27 第3章 基于小波处理的重影消除系统设计研究 27-42 3.1 小波去噪法探讨 27-32 3.1.1 引言 27 3.1.2 小波变换的定义 27-28 3.1.3 小波去噪方法研究 28-31 3.1.4 几种小波去噪方法的比较 31-32 3.1.5 结论 32 3.2 一种基于小波预处理GCR 的重影消除系统设计 32-41 3.2.1 引言 32-34 3.2.2 系统结构 34-39 3.2.3 仿真结果 39-41 3.2.4 结论 41 3.3 本章小结 41-42 第4章 自适应均衡器设计研究 42-54 4.1 分组活动抽头均衡器的设计 42-49 4.1.1 引言 42-43 4.1.2 基于LMS 的判决反馈均衡算法分析 43-45 4.1.3 活动抽头均衡器的设计 45-47 4.1.4 滤波器系数自适应更新方法 47-48 4.1.5 结论 48-49 4.2 数字滤波器芯片设计 49-53 4.2.1 引言 49 4.2.2 结构设计 49-51 4.2.3 滤波器组设计 51-52 4.2.4 均衡算法设计 52 4.2.5 滤波器芯片的制造 52-53 4.2.6 结论 53 4.3 本章小结 53-54 第5章 视频重影消除SOC 芯片设计研究 54-100 5.1 重影消除SOC 芯片的功能设计 54-58 5.1.1 前言 54-55 5.1.2 重影消除算法设计 55-56 5.1.3 芯片主要模块的功能设计 56-58 5.1.4 结论 58 5.2 高速A D C 结构设计技术 58-65 5.2.1 闪烁型(FLASH) ADC 58-59 5.2.2 两级(TWO-STEP)ADC 59 5.2.3 内插式(INTERPOLATING)ADC 59-60 5.2.4 折叠式(FOLDING) ADC 60-62 5.2.5 流水线(PIPELINE) ADC 62-63 5.2.6 SIGMA-DELTA ADC 63 5.2.7 高速ADC 结构的比较 63-64 5.2.8 高速ADC 的技术趋势 64-65 5.3 10 位150MHZ 流水线型ADC 设计 65-73 5.3.1 引言 65 5.3.2 结构设计 65-66 5.3.3 电路设计与仿真 66-70 5.3.4 测试结果 70-72 5.3.5 结论 72-73 5.4 10 位200MHZ 电流舵DAC 设计 73-81 5.4.1 引言 73 5.4.2 DAC 的结构设计 73-75 5.4.3 电流源设计 75 5.4.4 解码器设计 75-76 5.4.5 开关序列设计 76-78 5.4.6 测试结果 78-80 5.4.7 结论 80-81 5.5 SOC 中片上锁相环时钟产生器设计 81-89 5.5.1 前言 81 5.5.2 NCO 设计 81-82 5.5.3 PLL 的电路设计 82-88 5.5.4 版图设计 88-89 5.5.5 结论 89 5.6 重影消除SOC 芯片的测试与制造 89-99 5.6.1 SOC 芯片的测试 89-95 5.6.2 SOC 芯片的制造 95-99 5.7 本章小结 99-100 结束语 100-103 参考文献 103-113 致谢 113-114 附录A 攻读学位期间公开发表的学术论文目录 114-115
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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 电视 > 电视中心、电视设备 > 电视中心 > 电视节目制作技术
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