摘要：系統(tǒng)級設(shè)計軟件為復雜電子系統(tǒng)提供了一種全新的設(shè)計實現(xiàn)方法。本文用Cadence公司的SPW軟件工具對數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)進行系統(tǒng)級設(shè)計與仿真，介紹了系統(tǒng)級設(shè)計與仿真的完整流程。

1.引言

在數(shù)字電視的概念提出以前，高清晰度電視的開發(fā)是以模擬電視技術(shù)為基礎(chǔ)的。數(shù)字電視的開發(fā)工作始于1980年代末期，當時集成電路技術(shù)與計算機技術(shù)的發(fā)展使得將高清晰圖象和高保真音響以數(shù)字技術(shù)壓縮進單一模擬電視頻道成為可能。

在有限帶寬內(nèi)傳輸高清晰度電視對視頻、音頻壓縮編碼和信道編碼都提出了更高的要求，而且在地面?zhèn)鬏數(shù)那闆r下無線環(huán)境的各種衰落和干擾也不可避免，同時考慮到移動環(huán)境下的接收需求，在新一代的地面數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)中必需引入無線通信的最新技術(shù)。數(shù)字電視廣播和現(xiàn)代數(shù)字通信技術(shù)的結(jié)合，使得傳統(tǒng)的電視傳媒得以在通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上新生。

我們在數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)設(shè)計中采用了Cadence公司的系統(tǒng)級設(shè)計與仿真軟件SPW(Signal Processing Worksystem)。在大型系統(tǒng)設(shè)計中只有實現(xiàn)算法和系統(tǒng)級的優(yōu)化，才能對系統(tǒng)性能有極大的提升，因為它比底層優(yōu)化具有更大的優(yōu)化空間。

2.理想系統(tǒng)仿真

數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)涉及調(diào)制、編碼、發(fā)送和接收、解碼、解調(diào)諸多子系統(tǒng)，但信道的建模對系統(tǒng)性能具有重要意義。在設(shè)計方法學上，可先考慮建立信道噪聲和干擾不存在的理想傳輸信道，即著重調(diào)制、解調(diào)、編碼與解碼系統(tǒng)的設(shè)計。若以信號幀為基本信息單元，信號幀的同步頭采用沃爾斯(Walsh)編碼的偽隨機序列，數(shù)據(jù)體采用多載波調(diào)制(OFDM)信號且由保護間隔(Guard Interval)和離散傅里葉變換(DFT)模塊構(gòu)成。

用SPW可以方便地調(diào)整參數(shù)及替換相關(guān)的模塊，以便系統(tǒng)的總體性能最佳。對調(diào)制方式、糾錯外碼、時域和頻域的交織編碼、糾錯內(nèi)碼的描述如信號流程圖如圖1所示。相應的接收過程是解碼、解交織、解調(diào)制的過程，選用何種模式及選用什么參數(shù)只需在設(shè)計中簡單地修改即可，不斷調(diào)整參數(shù)和模塊可實現(xiàn)系統(tǒng)總體性能的最優(yōu)化。

在調(diào)制和編碼過程中提供了若干種可選的模式，如外碼選用高數(shù)據(jù)率的RS(208,200)或高保護率的RS(208,188)等。這主要是為了對不同的數(shù)據(jù)提供不同的優(yōu)先級和保護級別，達到分層傳輸?shù)哪康?。理想系統(tǒng)仿真只對成幀、分幀、編碼和調(diào)制驗證其可行性。仿真分兩部分：1)信號源用給定數(shù)據(jù)碼流，以在接收端得到源碼流為仿真正確的標準。2)信號源為一幀圖象，在接收端解碼后恢復此圖象，這是一個直觀正確的結(jié)果。3.高斯白噪聲(AWGN)和多徑性能研究。

因多徑建模和信道估計算法相對較為復雜，故仿真較耗時。除了參數(shù)仿真，還做了MPEG2碼流的仿真。

對應美國標準mpath_b信道模型，與本系統(tǒng)根據(jù)接收信號作出的信道估計結(jié)果作對比。可以看出這兩者是非常匹配的。