數位電視地面廣播之數位基頻收發機即時軟體設計與實現

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黃柏方(Bro-Fung Huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

通訊工程學系

論文名稱

數位電視地面廣播之數位基頻收發機即時軟體設計與實現
(Real-Time Software Design and Implementation of Digital Baseband Receiver for DVB-T System)

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摘要(中)

歐規的地面數位電視廣播系統(DVB-T)使用了正交分頻多工(OFDM)的技術，在無線傳輸的通道下能提供高速率傳輸、高效率頻譜使用率的多媒體服務及對抗頻率選擇的通道衰減。
對於正交分頻多工的通訊系統而言，同步化是非常重要的，影響傳輸效能甚大。本篇論文提出了一個數位電視廣播內部接收機（DVB-T inner receiver）的基頻架構。我們將會討論基頻訊號處理單元演算法，其中包括符元偵測、時間與頻率同步以及通道估測與等化。首先，我們透過電腦模擬建立整體系統流程並針對演算法做出分析與效能評估。最後利用即時軟體的概念以及Scale-Down的設計流程，使用德州儀器之數位訊號處理器(TMS320C5510,DSP)配合C++及Assembly語言實現OFDM調變/解調器及同步接收端演算法，達到能夠實際(Real time)發射DVB-T規格之訊號並驗證接收機演算法之正確性。

摘要(英)

To offer high-bit-rate high performance, bandwidth-efficient multimedia services and combat the inevitable frequency-selective fading, the European standard for terrestrial digital video broadcasting (DVB-T) has adopted the orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) technique for broadcasting over wideband wireless channels.
The synchronization of symbol timing and sampling clock is very important for the OFDM communication system. This thesis presents a baseband architecture for various corresponding signal processing unit for DVB-T inner receiver. These algorithms serve the functionalities of symbol detection, timing and frequency synchronization and channel estimation/equalization. First, the flow path of overall system is built in computer simulation. Finally, we design the real-time software defined radio implementation of OFDM system and inner receiver, by use of TI C5510 DSP with C++ and assembly language. It could be reaches to transmit DVB-T signal in real time and prove the accuracy of algorithm in receiver.

關鍵字(中)

★ 數位電視地面廣播系統
★ 軟體無線電
★ 通道估測及等化器
★ 同步接收機

關鍵字(英)

★ DVB-T
★ Synchronization
★ Channel Estimation
★ TI TMSC5510 DSK

論文目次

中文摘要……………………………………………………………………....Ι
英文摘要……………………………………………………………………...Ⅱ
致謝…………………………………………………………………………...Ⅲ
目錄…………………………………………………………………………...Ⅳ
圖目錄………………………………………………………………...............Ⅵ
表目錄………………………………………………………………………...Ⅶ
第一章簡介…………………………………………………………………..1
1.1研究動機………………………………………………………………1
1.2各章提要………………………………………………………………2
第二章數位電視地面廣播規格標準……………………………………….4
2.1 OFDM調變介紹……………………………………………………...4
2.1.1 OFDM調變方式………………………………………………..5
2.1.2 保護區間(Guard Interval)與循環延展(Cyclic Extension) …....9
2.2規格參數簡介………………………………………………………..11
2.2.1 DVB-T系統介紹……………………………………………..11
2.2.2 階層調變(Hierarchical modulation) ………………………...12
2.2.3 訊框格式及參考訊號……………………………………….13
第三章 DVB-T同步技術研究及效能分析………………………………..17
3.1 同步問題介紹……………………………………………………….17
3.1.1 符元時序偏移之影響………………………………………..17
3.1.2 取樣時間及載波頻率偏移之影響………………………….21
3.2 模擬結果及效能分析………………………………………………24
3.2.1 剩餘頻率偏移與錯誤率之分析…………………………….24
3.2.2 取樣頻率偏移與載波序數之衰減分析…………………….28
第四章 DVB-T系統架構之SDR設計：發射機與同步接收機………….33
4.1 Scale-Down設計流程……………………………………………….34
4.2 DVB-T系統發射機之SDR設計……………………………………35
4.2.1 發射機方塊圖與演算法…………………………………….35
4.2.2數位升降頻器………………………………………………..36
4.3 DVB-T同步接收器之SDR設計…………………………………..39
4.3.1 符元時間與精準頻率偏移估測…………………………….40
4.3.2 粗略頻率偏移估測………………………………………….42
4.3.3 通道估測與等化…………………………………………….44
4.4 MATLAB模擬結果…………………………………………………46
第五章 DVB-T系統以TI C5510 DSK模板實現………………………...50
5.1 TI TMS320C5510 DSK數位訊號處理器中央處理單元………….50
5.2 TI C5510 DSK模板之記憶體配置(Memory Maps) ………………52
5.3 週邊(Peripheral) ……………………………………………………53
5.3.1 外部記憶體介面…………………………………………….54
5.3.2 高速串聯埠介面(Multichannel Buffered Serial Port,McBSPs) ..55
5.3.3 記憶體直接存取控制器…………………………………….57
5.4 即時系統之發展 ―DSP/BIOS…………………………………….58
5.4.1 DSP/BIOS的系統配置工具…………………………………60
5.4.2 即時分析物件……………………………………………….63
5.5 軟體設計及硬體實現成果…………………………………………64
5.5.1 即時資料傳輸系統設計…………………………………….66
5.5.3 DVB-T系統即時收發機實現成果………………………..69
第六章結論及未來研究方向……………………………………………...76
參考文獻……………………………………………………………………...77

參考文獻

參考文獻
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[13] TMS320 DSP/BIOS User's Guide (TI Literature Number: SPRU423)
[14] TMS320C55x DSP Peripherals Reference Guide (TI Literature Number: SPRU317)
[15] TMS320C55x Chip Support Library API Reference Guide (TI Literature Number: SPRU433J)
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[17] “Timing Synchronization for DVB-T System”, Meng-Lin Ku，Master thesis, NCTU, Hsinchu, ROC, 2004
[18] “Design and Software Defined Radio Implementation of Orthogonal Frequency Division Multiplexing System using PC soundcard and TI C6x DSP”, Master thesis, Yuan-Ze University, Chungli, ROC, 2003

指導教授

陳逸民(Yih-Min Chen)

審核日期

2005-7-13

推文