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關鍵詞：DVB-T 同步 多路交叉開關
在無線信道中存在著多徑衰落，嚴重影響了數(shù)據(jù)傳輸速率的提高。而正交頻分復用（OFDM）技術具有很好的抗多徑能力，因此歐洲的DVB-T標準采用了OFDM技術進行高質(zhì)量的視頻傳輸。這項標準已經(jīng)被世界上很多國家采納為自己的地面數(shù)字電視傳輸標準。
1 系統(tǒng)整體結構
系統(tǒng)設計的輸入中頻信號，直接對中頻信號進行亞采樣。系統(tǒng)分為前FFT同步、FFT、后FF向步與TPS解調(diào)、信道均衡與校正、信道解碼五個模塊。如圖1所示。經(jīng)過前FFT同步模塊，數(shù)據(jù)被變換為速率為9.14MS/s的復數(shù)基帶信號，同時去掉保護間隔；經(jīng)FFT變換后數(shù)據(jù)被變換到領域；后FFT同步模塊在頻域中完成整數(shù)頻偏的估計與校正、精符號偏移與采樣率偏移的估計、TPS解調(diào)與導頻提��；然后信道估計與均衡模塊利用撮的導頻進行CPE估計與校正、信道估計與均衡；接下來在信道解碼模塊中完成星座解映射、解符號交織、解化特交織、Viterbi譯碼、解卷積交織、RS譯碼、解能量擴散，最后輸出TS流數(shù)據(jù)。
2 數(shù)據(jù)傳輸
解調(diào)器中包括5個大的模塊，這5個模塊之間的存在大量的數(shù)據(jù)交換。為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男什⒔档痛鎯卧南模P者采用了如圖2所示的以一個多路交叉開關為核心的數(shù)據(jù)傳輸模塊來完成這5個模塊之間的數(shù)據(jù)交換。
OPU-I表示5個模塊，稱為運算單元，而RAM-I表示5個RAM塊，5個模塊單元以流水線的方式交替使用這5個RAM塊，流水線節(jié)拍如圖3所示。OPU-0主要完成基帶變換，，F(xiàn)FT前同步；OPU-1主要完成FFT變換；OPU-2主要完成FFT后同步；OPU-3主要完成信道儀態(tài)壞蛋均衡；OPU-4主要完成信道解碼。其中一路地址的交叉開關如圖4所示。
可以看出1bit地址信號的交叉開關需要5個四輸入與門和1個五輸入或門，總線按照32bit數(shù)據(jù)（雙向）和12bit地址計算，則需要380個四輸入與門和76個五輸入或門，而且沒有一路信號只經(jīng)過兩經(jīng)門延遲。因此從實現(xiàn)規(guī)模和信號延遲上看，這個多路交叉開關都是容易實現(xiàn)的。這個模塊在Altera Stratisx1S25 FPGA上驗證，其存取速度可以達到100MHz以上。
2．1 基帶變換模塊
本系統(tǒng)設計的中頻輸入頻率為36.5714MHz，亞采樣速率為：27.42855MHz，設ω0=9.14285MHz,低通濾波器的通帶歸一化截止頻率為0.277488966788，阻帶歸一化截止頻率為0.3891776888786。通帶內(nèi)平坦度要求小于0.002dB，阻帶抑制要求大小60dB，這個低通濾波器用一個74階的FIR低通濾波器實現(xiàn)�；鶐ё儞Q模塊結構如圖5，其中NCO為數(shù)控振蕩器，與一個復數(shù)乘法器一起完成基帶變換、IQ分離和分數(shù)頻偏極校正的功能，結構如圖6所示。
復數(shù)乘法器采用Cordic算法實現(xiàn)，相位累加器根據(jù)輸入的振蕩頻率調(diào)整相位累加的步長，其輸出為本地載波的相位。Cordic乘法器的一個乘數(shù)為采樣數(shù)據(jù)，另一個乘數(shù)就是本地載波的相位，其兩個輸出分別為輸入數(shù)據(jù)與cos和sin相乘的結果。乘法器的輸出進入上面所描述的74階FIR低通，然后直接進行3倍抽取從而獲得速率為9.14MS/s的數(shù)據(jù)基帶信號。
2．2 粗符號同步
粗符號同步模塊包括粗符號同步估計、FFT窗位置調(diào)整、分數(shù)頻率偏移估計。
2．2．1 粗符號同步估計
粗符號同步和分頻頻偏采用基于TGI的聯(lián)合估計算法，它利用TGI相關進行同步估計。具體算法參見參考文獻，實現(xiàn)結構如圖7所示。其中N_FFT=2048;N_TGI是保護間隔的長度，可以為N_FFT的1/32、1/16、1/8、1/4四個值。
在相關結果取絕對值后有一個峰值搜索和鎖定環(huán)路，峰值搜索是為了尋找到粗符號同步位置，但是由于這個算法直接估計出的粗符號同步位置會有10個樣點左右的抖動，這個抖動會影響后FFT同步的估計，因此這里引入一個鎖定環(huán)路來穩(wěn)定這個抖動。峰值搜索對過門限抽信號峰值進行搜索。
2．2．2 FFT窗位置調(diào)整
FFT窗位置調(diào)整模塊結果圖如圖8所示。利用粗符號同步信號同步地將數(shù)據(jù)寫入深度為N_FFT+N_TGI的FIFO，粗符號同步調(diào)整控制模塊產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)的選通信號，以去掉TGI，實際是利用一個向下計數(shù)器，計數(shù)初始值由精符號同步估計出的精符號同步誤差決定，計數(shù)器的啟動由粗符號同步信號控制，當計數(shù)器下溢時停止計數(shù)，并產(chǎn)生輸出使能信號。N_SYM=N_FFT+N_TGI。
2．2．3 分數(shù)頻偏鎖定環(huán)路
圖9為分數(shù)頻偏鎖定環(huán)路，其中FD為頻率檢測器，按照圖7描述的算法進行分類頻率偏移的估計。LF為環(huán)路濾波器，其傳輸函數(shù)為：(1+K1z-1)/(1+K2z-1)·|(1+K1)/(1+K2)|,其中K1=0.02,K2=-0.7，其頻率響應如圖10所示。
ACC為累加器。NCO即圖5中所描述的數(shù)據(jù)振蕩器。
