地面数字电视融合方案接收机的同步系统的设计与实现

论文摘要

本项目完成的是中国地面数字电视融合方案接收机同步系统的FPGA设计与实现。以Stratix系列的EP1S80F1020C5 FPGA为基础构建了主硬件处理平台。系统中数字下变频、高阶匹配滤波器和整个系统同步都是基于FPGA硬件设计实现的。本文首先介绍了数字电视的发展现状,融合方案发端系统的整体结构、融合方案接收机系统概述。第三章重点介绍了基于FPGA的基带变换的设计,包括数字下变频DDC和匹配滤波器两部分。第四章详细介绍了融合方案接收机同步系统的算法分析和结构设计,根据融合方案发端信号帧结构的特点分析和探讨了时域同步算法,包括符号同步、采样同步和频率同步,同时提出了可变PN帧头模式下的相位匹配过程。第五章简单介绍了残余频偏估计和校正的原理和硬件设计,给出了理论仿真。第六章给出了整个接收机前端系统的板级调试结果。我在项目中完成的工作主要有:1.阅读相关文献资料,了解中国地面数字电视融合方案的整体结构和原理。2.建立系统发端模型和信道模型,供接收端仿真。3.完成了数字下变频、匹配滤波器、符号同步、采样同步和频率同步的算法设计和仿真。4.完成了残余频偏估计和校正的算法设计和硬件代码编写5.完成了整个融合方案接收机前端系统的功能仿真、分析和验证。6.完成了整个系统同步的板级调试。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 数字电视的优势和特点
• 1.2 地面数字电视广播的基本需求
• 1.3 国外地面数字电视传输的现状
• 1.4 国内地面数字电视传输的发展概况
• 1.5 本文的结构和侧重点
• 第二章 融合方案系统概述
• 2.1 融合方案发送端系统概述
• 2.1.1 融合方案发送端总体结构
• 2.1.2 融合方案的OFDM 数据帧结构
• 2.1.2.1 信号帧及其结构
• 2.1.2.2 系统信息
• 2.1.3 OFDM 符号及 RF 信号
• 2.2 地面数字电视广播的信道特征
• 2.3 融合方案接收机系统概述
• 2.4 STRATIX 系列 FPGA 及 QUARTUSII 介绍
• 2.4.1 Stratix 系列 FPGA 介绍
• 2.4.2 Quartus II 工具介绍
• 2.4.3 FPGA 设计方法及开发流程
• 2.4.3.1 FPGA 设计方法
• 2.4.3.2 FPGA 开发流程
• 2.5 本章小结
• 第三章 融合方案接收机基带变换的设计
• 3.1 DDC 的设计
• 3.1.1 DDC 的基本原理
• 3.1.2 DDC 的设计实现
• 3.1.2.1 相位累加器模块
• 3.1.2.2 CORDIC 乘法器模块
• 3.1.3 DDC 的仿真验证
• 3.2 匹配滤波器的设计
• 3.2.1 平方根升余弦滚降滤波器的原理
• 3.2.1.1 硬件实现算法介绍
• 3.2.1.2 硬件结构设计
• 3.2.2 匹配滤波器的实际性能分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 融合方案接收机同步系统的设计
• 4.1 算法分析
• 4.1.1 频率同步
• 4.1.2 采样和符号联合同步
• 4.1.3 相位匹配
• 4.1.4 滤波器
• 4.1.5 算法仿真
• 4.2 结构设计
• 4.2.1 本地相关
• 4.2.2 峰值相位检测
• 4.2.3 频率同步工作模式控制
• 4.2.4 相位匹配
• 4.3 硬件仿真
• 4.4 本章小结
• 第五章 残余频偏估计和校正
• 5.1 CPE 的校正原理
• 5.2 CPE 校正的硬件框图
• 5.3 CPE 校正效果图
• 5.4 本章小结
• 第六章 板级调试
• 6.1 硬件连接
• 6.2 调试结果
• 6.2.1 功能调试
• 6.2.2 性能调试
• 6.3 资源消耗
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文