T-MMB接收机解调算法的FPGA实现

论文摘要

随着信息技术的不断发展,用户希望在任何时间,任何地点都能获得多媒体的信息服务,手机电视/移动多媒体设备应运而生,陆地移动多媒体广播（Terrestrial Mobile Multimedia Broadcasting简称T-MMB）标准的适时推出更是加快了国内手机电视事业的发展。本论文深入研究了T-MMB中的同步解调算法,分析了如何在FPGA上实现该算法。对于FPGA而言,要综合考虑片内资源占用情况和能够运行的最小时钟周期,了解哪些算法适合在FPGA内实现,哪些算法需要通过改进来最终通过FPGA来实现,综合考虑系统整体性能和各个模块内部功能。最后本文设计出了一整套使用FPGA来实现T-MMB同步接收机的方案,包括:帧同步、频偏和符号定时的联合估计、整数倍频偏估计、符号细定时以及总体控制连接单元。对于帧同步模块,本文综合分析标准中的帧结构和硬件资源,提出了一种新算法,分别累加计算I、Q两路数据绝对值之和,通过一种新的能量检测的方法来识别数据帧头,最终用FPGA实现该功能。联合估计模块则是利用循环前缀和数据的自相关特性,使用最大似然估计算法估计出频偏大小和符号定时的位置。整数倍频偏估计、符号细定时是利用发送端的参考相位符号和接收端已知的参考相位的相关性来最终实现的。本设计实现了接收机的上述算法,针对FPGA的硬件资源结构,结合Lyrtech开发平台的相关技术参数,综合考虑T-MMB标准中的基带速率和整体系统延迟,给出了相关的设计方案和仿真结果,通过分析各个模块的资源占用情况来安排系统的整体布局和资源复用,分析各个模块的时序报告,讨论模块的最大频率能否满足系统的技术要求,最终在FPGA上实现了该接收机系统整体的同步解调功能。本设计对于T-MMB标准的同步接收机设计有着探索性的分析和讨论,通过Lyrtech平台实现了该标准的基带信号同步功能与COFDM解调功能,对于其今后的该标准的设备推广有一定参考意义和实际意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 数字电视概述
• 1.1.2 本文的主要工作和意义
• 1.1.3 本文的结构
• 第二章T-MMB手机电视的标准介绍
• 2.1 发送端整体结构概述
• 2.2 T-MMB标准的传输模式
• 2.3 本章小结
• 第三章 基于LYRTECH平台的FPGA开发流程
• 3.1 FPGA设计开发流程
• 3.1.1 FPGA技术简介
• 3.2 LYRTECH平台介绍
• 3.3 FPGA设计与开发流程
• 3.3.1 Virtex系列器件介绍
• 3.4 系统总体设计规划
• 3.5 本章小结
• 第四章 T-MMB同步技术的FPGA实现
• 4.1 帧同步模块的设计与实现
• 4.1.1 T-MMB标准规定的帧结构特点
• 4.1.2 T-MMB标准的帧同步算法的设计思想
• 4.1.3 帧同步模块的实现
• 4.2 联合估计模块的设计与实现
• 4.2.1 最大似然算法的介绍
• 4.2.2 联合估计模块的设计与实现
• 4.3 符号细定时模块的设计与实现
• 4.3.1 符号同步的概念
• 4.3.2 符号同步的原理及相关算法
• 4.3.3 符号同步细定时模块的硬件实现
• 4.4 整数倍频偏估计模块的设计与实现
• 4.4.1 整数倍频偏的概念
• 4.4.2 整数倍频偏估计算法
• 4.4.3 整数倍频偏估计的实现
• 4.5 频偏校正模块的设计与实现
• 4.5.1 频偏校正的意义
• 4.5.2 频偏校正模块原理
• 4.5.3 频偏校正模块的硬件设计和实现
• 4.6 本章小结
• 第五章 COFDM解调的FPGA实现
• 5.1 COFDM在OFDM系统中的应用
• 5.2 快速傅里叶变化（ＦＦＴ）的概念
• 5.3 FFT模块的硬件实现结构
• 5.4 本章小结
• 第六章 系统整体的设计与实现
• 6.1 各模块端口的设计
• 6.1.1 帧同步模块的端口设计
• 6.1.2 频偏校正模块的端口设计
• 6.1.3 联合估计模块的端口设计
• 6.1.4 FFT模块的端口设计
• 6.1.5 整数倍频偏估计模块的端口设计
• 6.1.6 符号细定时模块
• 6.2 总控模块的设计
• 6.3 系统总体设计
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 设计总结
• 7.2 今后工作展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 缩略语
• 致谢