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在科技飞速发展的今天,高清晰度数字电视(HDTV)已经成为现代电视技术发展的必然趋势。高清晰数字电视因其数字化特有的优势以及高性能得到了世界各国的广泛重视。数字电视广播主要通过有线、卫星、地面无线等几种方式实现。卫星广播的传输信道噪声恶劣,载波频偏大,但是卫星广播电视网频带宽,覆盖面广,适用于不方便铺设传输线以及远离地面发射塔的偏远地区。卫星和有线数字电视广播一般采用单载波的调制方式。
本文以欧洲数字电视传输标准DVB-S为背景,研究了卫星数字电视的解调器的设计。文中给出了卫星数字电视解调器内接收机系统级算法的设计和验证,同时给出了部分关键模块的VLSI实现,并对整个硬件系统进行了FPGA验证。
本文的主要工作包括:
(1)深入调研数字电视发展状况以及各国的数字电视标准。以DVB-S标准的应用为背景,结合正交幅度调制(QAM)调制技术的原理介绍了接收系统的基本结构。
(2)系统分析卫星广播传输信道的特性,并对传输信道进行建模。调研现有卫星数字电视广播接收系统的结构,包括天线、高频头、调谐器(TUNER)、数字卫星设备控制总线(DiSEqC)和解调芯片等。介绍信道解调芯片结构,重点介绍内接收机的系统结构。
(3)针对内接收机中的各模块进行算法级建模,仿真并比较各种实现方案的性能,根据结果提出一种高性能内接收机设计方案。该方案可在恶劣噪声下快速捕获较大的载波频偏从而完成正确解调。同时充分从算法级和电路级考虑硬件复杂度,优化其VLSI实现结构,减小了电路实现的面积与功耗。
(4)完成了DVB-S解调器的FPGA设计,本文设计的解调器使用Verilog硬件描述语言设计并采用Altera开发板上的Stratix Ⅱ EP2S60 FPGA器件实现,系统由32位嵌入式微处理器通过12C总线控制,整个系统完全支持DVB—S标准。实现结果表明本文设计的解调器非常适合于低成本的卫星数字电视系统。