以RFSoC平台設計與實現DVB-S2(X)高吞吐量發射機｜國立中央大學博碩士論文系統

簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表

研究生：	張喜豪 Hsi-Hao Chang
論文名稱：	以RFSoC平台設計與實現DVB-S2(X)高吞吐量發射機 Design and Implementation of High Throughput Transmitter for DVB- S2(X) with RFSoC Platform
指導教授：	陳逸民 Yih-Min Chen
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	資訊電機學院 - 通訊工程學系 Department of Communication Engineering
論文出版年：	2023
畢業學年度：	112
語文別：	中文
論文頁數：	121
中文關鍵詞：	第二代數位衛星廣播擴展版、LDPC通道編碼、平行化架構、射頻系統晶片、現場可程式化邏輯閘陣列、高吞吐量、發射機
外文關鍵詞：	DVB-S2(X), LDPC code, parallel architecture, RFSoC, FPGA, High Throughput, Transmitter
相關次數：	點閱：10 下載：0
分享至:	分享至facebook 分享至twitter

查詢本校圖書館目錄查詢臺灣博碩士論文知識加值系統勘誤回報

DVB-S2(X)是由數位電視廣播（DVB）組織制定的第二代數位衛星廣播擴展版標準，旨在提供更高效、更可靠的衛星通信。它採用了更高頻帶利用率的調製方式，並使用了強大的BCH和LDPC碼級聯通道編碼技術，以提高系統性能。
本論文的主要目標是在Xilinx公司的RFSoC ZCU111平台上實現DVB-S2(X)高通量發射機。該發射機支援多種MODCOD（Modulation and Coding）配置，包括DVB-S2 Short FEC Frame和部分DVB-S2X Short FEC Frame，同時具有256MSPS的符碼率。論文的重點在於通過平行化架構實現LDPC編碼器，以提高傳輸吞吐量，並確保其能夠操作在256MHz的時脈下。這項工作旨在實現一個高性能的DVB-S2(X)發射機，以應對衛星通信領域中的挑戰。

DVB-S2(X) is the second-generation digital satellite broadcasting extended standard developed by the Digital Video Broadcasting (DVB) organization. Its primary goal is to provide more efficient and reliable satellite communication. It adopts modulation techniques that offer higher bandwidth utilization and employs robust BCH and LDPC code concatenation channel coding techniques to enhance system performance.
The main objective of this thesis is to implement a high-throughput DVB-S2(X) transmitter on the Xilinx RFSoC ZCU111 platform. This transmitter supports various MODCOD (Modulation and Coding) configurations, including DVB-S2 Short FEC Frame and partial DVB-S2X Short FEC Frame, while maintaining a symbol rate of 256MSPS. The focus of the thesis lies in implementing an LDPC encoder through a parallelization architecture to improve transmission throughput and ensure operability at a 256MHz clock rate. This work aims to realize a high-performance DVB-S2(X) transmitter to address the challenges in the satellite communication field, particularly in scenarios involving high data rates and long-distance transmissions.

ABSTRACT    i
摘要    i
謝誌    iii
目錄    iv
圖目錄    vii
表目錄    xi
第一章、    緒論    1
1    研究動機與背景    1
2    章節簡介    2
第二章、    DVB-S2(X)規格簡介    3
1    DVB-S2(X) 傳送端架構    3
2    Frame架構    4
2.1    FEC Frame    4
2.2    PL Frame    7
2.3    PLHEADER    7
3    Bit Mapping    8
3.1    QPSK    8
3.2    8PSK    9
3.3    16APSK    11
3.4    32APSK    15
3.5    64APSK    18
3.6    128APSK    22
3.7    256APSK    23
第三章、    DVB-S2(X)發射機系統    26
1    DVB-S2(X)發射機系統流程    26
2    資料串流調整( Stream Adaptation )    26
3    基頻資料擾碼( Baseband Scrambler )    27
4    BCH通道編碼    28
4.1    BCH Code簡介    28
4.2    DVB-S2(X)規格下的BCH Code    28
4.3    BCH編碼    29
5    LDPC通道編碼    30
5.1    LDPC Code簡介    30
5.2    DVB-S2(X)規格下的LDPC Code    30
5.3    LDPC編碼    32
6    位元穿插( Bit-Interleaver )    35
7    符碼映射( APSK Mapper )    36
8    實體層訊框架構( Physical-Layer Frame Structure )    37
9    實體層擾碼( Physical-Layer Scrambler )    40
10    頻寬限制脈波塑形濾波( Band-Limited Pulse-Shaping Filter )    41
11    適性編碼調變( Adaptive Code Modulation )    42
第四章、    DVB-S2(X)高通量發射機硬體架構與實現    43
1    高通量基頻發射機架構    43
2    資料串流調整器架構    45
3    基頻資料擾碼器架構    46
4    BCH通道編碼器架構    48
4.1    1位元BCH通道編碼器架構    48
4.2    8位元BCH通道編碼器架構    49
4.3    8位元BCH通道編碼器模組介面    50
5    LDPC通道編碼器架構    51
5.1    高通量DVB-S2(X) LDPC編碼器設計評估    51
5.2    15位元平行運算LDPC編碼器架構    53
5.3    奇偶校驗位元地址生成器之架構    54
5.4    DPBRAM LDPC PM模組之架構    57
5.5    DVB S2X LDPC 15 Bits Address Generator模組    59
5.6    Output Processing模組    60
5.7    LDPC Encoder Controller模組    60
5.8    8位元轉15位元轉換器、15位元轉8位元轉換器    61
5.9    15位元輸入輸出的LDPC編碼器的吞吐量    62
5.10    LDPC編碼器的模組介面    63
6    位元穿插器架構    64
7    符碼映射器架構    65
8    實體層訊框硬體架構    67
9    頻寬限制脈波塑形濾波器架構    69
第五章、    RFSoC平台實現與驗證    73
1    射頻系統單晶片(RFSoC)    73
2    RFSoC平台    74
2.1    RFSoC DAC/ADC    75
2.2    RFSoC Clock    77
3    以RFSoC實現DVB-S2(X)高通量發射機    79
3.1    流程架構圖    79
3.2    RFSoC DAC/ADC設定    82
4    DVB-S2(X)高通量發射機資源使用率    86
5    實驗結果    89
5.1    QPSK    90
5.2    8PSK    92
5.3    16APSK    94
5.4    32APSK    96
5.5    DVB-S2(X)訊號在Ka 頻段    98
第六章、    結論    103
參考文獻、    104


                                

[1]. ETSI EN, 302 307–1 v1.4.1 (2014-11), "Digital Video
Broadcasting (DVB); Second Generation Framing
Structure, Channel Coding and Modulation Systems for
Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and
Other Broadband Satellite Applications; Part 1: DVB-
S2", 2014.
[2]. ETSI EN, 302 307–2 v1.1.1 (2014-10), "Digital Video
Broadcasting (DVB); Second Generation Framing
Structure, Channel Coding and Modulation Systems for
Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and
Other Broadband Satellite Applications; Part 2: DVB
Extensions (DVB-S2X)", 2014.
[3]. 林銀議(民94)。數位通訊原理─編碼與消息理論。臺灣：五南。
[4]. R. Gallager, “Low-Density Parity-Check Codes,” IRE
Trans. Inf. Theory, vol. 7, pp. 21–28, Jan. 1962.
[5]. D. J. C. MacKay, “Good Error-Correcting Codes based on
Very Sparse Matrices,” IEEE Trans. Inf. Theory, vol.
45, no. 3, pp. 399–431, Jan. 1999.
[6]. P.-H. Chen, "以軟體定義無線電設計與實現 ACM 機制 DVB-S2
收發機," National Central University, 2022.
[7]. S.-P. Mao, "以軟體定義無線電平台設計與實現 DVB-S2 發射機,"
National Central University, 2017.
[8]. C.-T. Hsu, " DVB-S2訊號符碼時間同步演算法之研究與硬體實
現," National Central University, 2023.
[9]. Xilinx(2023, June 27). 〖Zynq〗^TM 〖UltraScale+〗^TM
RFSoC Data Sheet: Overview. Retrieved from
https://docs.xilinx.com/v/u/en-US/ds889-zynq-usp-rfsoc-
overview
[10]. Xilinx(2021, October 28). Zynq UltraScale+ RFSoC RF
Data Converter Evaluation Tool(ZCU111) User
Guide(UG1287). Retrieved from
https://docs.xilinx.com/v/u/en-US/ug1287-zcu111-rfsoc-
eval-tool
[11].Xilinx. PYNQ:PYTHON PRODUCTIVITY. Rertieved from
http://www.pynq.io/
[12].G.-C. Huang, "以RFSoC平台實現毫米波寬頻ofdm傳收器,"
National Central University, 2020.
[13].Y.-J. Lin, "以RFSoC平台實現多模式毫米波寬頻OFDM收發機與其
應用," National Central University, 2021.
[14] Xilinx(2018, April 17). Zynq UltraScale+ RFSoC RF Data
Converter 2.0 LogiCORE IP Product Guide. Retrieved from https://www.xilinx.com/support/documentation/ip_documentatio n/usp_rf_data_converter/v2_0/pg269-rf-data-converter.pdf
[15] J.-J. Kang, "以 RFSoC平台設計與實現DVB-S2訊號數位中繼器,"
National Central University, 2023.
[16]. E. Casini, R. De Gaudenzin, and A. Ginesi, “DVB-S2
modem algorithms design and performance over typical
satellite channels,” Int. J. Satell. Commun., vol. 22,
pp. 281-318, 2004.

簡易檢索 / 詳目顯示

相關論文