數(shù)字電視國(guó)際核心模塊優(yōu)化與下一代演進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、中國(guó)數(shù)字電視國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(DigitalTelevision/TerrestrialMultimediaBroadcasting，DTMB)及其核心技術(shù)時(shí)域同步的正交頻分復(fù)用(Time-DomainSynchronousOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,TDS-OFDM)已經(jīng)在全國(guó)施行，日趨成熟的國(guó)標(biāo)數(shù)字電視系統(tǒng)也在向國(guó)際市場(chǎng)邁進(jìn)。而歐美等發(fā)達(dá)技術(shù)國(guó)家和地區(qū)在不斷完善一代數(shù)字電視系統(tǒng)并出口其他地

2、區(qū)的同時(shí)，已經(jīng)紛紛推出涵蓋大量先進(jìn)技術(shù)的第二代數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)。為了進(jìn)一步改良現(xiàn)有DTMB標(biāo)準(zhǔn)中的關(guān)鍵技術(shù)以及研究二代標(biāo)準(zhǔn)中分集技術(shù)，本文在TDS-OFDM系統(tǒng)中快速傅立葉變換（FastFourierTransform，F(xiàn)FT）算法研究、3780點(diǎn)處理器資源優(yōu)化和空時(shí)編碼技術(shù)等方面展開了研究。
　　首先，TDS-OFDM系統(tǒng)是DTMB標(biāo)準(zhǔn)的核心技術(shù)，與其他OFDM技術(shù)相比具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，采用3780點(diǎn)FFT構(gòu)造的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)也是契合我國(guó)

3、數(shù)字電視頻帶分配的規(guī)定。然而3780并不是一個(gè)整數(shù)次冪，所以無法直接調(diào)用常用的基-2或者基-4的FFT處理模塊，必須單獨(dú)設(shè)計(jì)專用的快速算法。本文提出的一種基于迭代Winograd快速算法（WinogradFourierTransformAlgorithm，WFTA）計(jì)算的3780點(diǎn)FFT算法，優(yōu)化了計(jì)算復(fù)雜度。與典型的3780點(diǎn)算法比較，本文提出的方案將乘法計(jì)算量降低了45％，其代價(jià)僅僅是增加了1％的加法計(jì)算量。相比同類的其他優(yōu)化算法，

4、本文的方案也有明顯的優(yōu)勢(shì)。新的算法更有助于3780點(diǎn)FFT處理器實(shí)現(xiàn)的資源優(yōu)化。
　　其次，由于3780點(diǎn)FFT計(jì)算需要拆分到小點(diǎn)數(shù)DFT運(yùn)算后再進(jìn)行合并，多級(jí)運(yùn)算不可避免。用于級(jí)聯(lián)運(yùn)算模塊間的整序緩存和旋轉(zhuǎn)因子乘法都需要開銷大量的硬件資源。本文設(shè)計(jì)了匹配迭代WFTA運(yùn)算模塊的整序算法，小點(diǎn)數(shù)離散傅立葉變換(DiscreteFourierTransform，DFT)運(yùn)算模塊的輸入輸出都優(yōu)化為自然數(shù)順序，同時(shí)還采用改進(jìn)的正交旋轉(zhuǎn)數(shù)字

5、計(jì)算(CoordinateRotationDigitalComputer，CORDIC)模塊來替代旋轉(zhuǎn)因子復(fù)數(shù)乘法器，進(jìn)一步優(yōu)化了處理器的整體資源開銷。分析結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的3780點(diǎn)FFT處理器所開銷的邏輯資源為兩種同類方案的53％和81％，并且在系統(tǒng)延遲和DSP資源節(jié)省方面也更加出色。本文提出的方案同時(shí)也滿足TDS-OFDM系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，是一種有效的國(guó)標(biāo)DTMB核心處理器裝置。
　　再次，分集發(fā)射技術(shù)是全球二代數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)

6、中先進(jìn)技術(shù)的重要組成部分。應(yīng)用于復(fù)雜信道條件的差分正交空時(shí)編碼技術(shù)也將會(huì)在我國(guó)數(shù)字電視演進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)中有巨大的應(yīng)用前景。差分算法消除了正交空時(shí)分組碼(Space-TimeBlockCode，STBC)編解碼對(duì)信道狀態(tài)信息（ChannelStateInformation，CSI）的依賴，但是卻引入了星座點(diǎn)擴(kuò)散的問題。本文在保證碼率滿速率的前提下，提出了一種基于雙映射的差分正交空時(shí)分組碼(DifferentialSpace-TimeBlockCo