随着数字通信技术的发展,数字广播电视有了长足的进展。随着信源数字压缩编码技术和数字通信传输技术的提出,高清晰度数字电视(HDTV)的传输得到了实现,于是全数字电视真正出现了。高清晰度数字电视技术是涉及广播电视、通信、计算机和微电子等诸多领域的高新技术,是集近半个世纪的图像编码技术与现代电子技术、通信技术等发展成就于一身的现代高科技的产物。卫星数字广播电视是卫星通信的一种应用。卫星通信有距离远、覆盖面大的特点。通信成本与通信距离无关。同时,卫星数字电视建设速度快,信号质量高,不受自然灾害影响。在实际应用中发现卫星广播的传输信道具有噪声恶劣,载波频率偏差大的特点,这也对卫星广播的稳定接收提出了更高的要求。本文以欧洲新一代卫星数字广播电视传输标准DVB-S2为研究背景,从其调制技术的基本原理出发,结合对卫星广播传输信道的深入研究,对适用于新一代卫星数字广播电视传输标准接收系统的内接收机中的关键算法进行了深入研究,包括内接收机的系统架构、帧同步算法、码定时恢复算法、匹配滤波器设计以及载波恢复算法,这些均是卫星数字广播电视接收的关键所在。同时,按照ASIC设计流程,以高性能、低成本、低功耗为目标完成对这些关键算法的VLSI实现与验证。本文的主要工作包括:(1)深入调研当前高清晰度数字电视的发展状况以及目前世界各国正在开发和应用的数字卫星广播电视标准。以欧洲新一代卫星数字电视传输标准DVB-S2的应用为背景,结合其多样化调制技术的原理以及革新的前向纠错编码技术,阐述其技术上的主要优势、目前的进展和未来的应用前景。(2)对卫星广播传输信道进行建模,并分析其关键的信号特征。广泛并深入研究当前卫星数字电视广播接收系统的主要结构,包括接收天线、高频头(LNB)、调谐器(TUNER)、数字卫星设备控制总线(DiSEqC)以及信道接收芯片。重点针对信道接收芯片中的内接收机的关键模块进行算法级建模,其中包括抗混叠滤波器、帧同步、码定时恢复环路、载波恢复环路以及匹配滤波器等。(3)利用传输信道的模型,对內接收机中的一些关键算法级进行模型的仿真平台搭建,比较各种实现方案的性能,并定性分析各模块之间的性能影响,根据仿真结果提出一种高性能的内接收机设计方案,并对该方案中采用的算法进行优化。该方案可在恶劣噪声和极限载波频偏下快速完成帧同步,在此基础上纠正载波频偏和相偏,从而完成正确解调,同时充分考虑算法复杂度并优化VLSI实现结构,减小了这些关键算法的电路实现的面积进而减少整个内接收机的实现面积。(4)研究定时误差检测算法以及抛物线内插器原理,优化定时恢复环路的电路实现结构,同时根据设计要求提出了一种改进的数控振荡器实现方法,使定时恢复环路可正确恢复出2M～31MHz范围内的可变符号速率时钟。(5)采用CSD编码技术表示FIR滤波器各抽头的系数,并以局部搜索方法对系数进行优化,实现了无乘法器结构的FIR滤波器,从而大大简化了电路实现的复杂度并提高了运算精度。(6)利用新一代数字卫星电视标准DVB-S2帧结构的特征信息,提出一种优化结构的快速帧同步算法。该算法可在低信噪比和极限频偏的恶劣信道情况下捕获帧头。在仿真测试过程体现优异的性能。(7)对基于导频序列的载波恢复算法进行硬件实现优化。采用折叠技术对硬件单元进行复用,大大减少了硬件规模,减少了其实现面积。