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1、卫星数字电视信号转发器 技术开发部张明吉 介绍 oTS码流机即产生标准数字电视信号TS流的 设备。其功能就是接收频率为950 2150MHz的卫星数字电视信号，并转换成 ASI格式的MPEG-2传输流，输出给TS流复 用器、QAM调制器等前端设备处理后发射 到数字电视终端客户，即相当于有线电视台 转播节目的信号源。同时它还输出模拟视频 和音频信号，供管理人员监控信号使用。 卫星数字电视信号转发器的作用 TS码流机 编码器 复用器加扰机QPSK/QAM调制 网络交换机CA服务器用户管理服务器 本地模 拟信号 网管服务器 发射 卫星数字电视信号转发器的种类 o普通的只输出TS流的转发器（单路&多路
2、） o具有两路AV输出，一路有OSD叠加的视频 输出，用于监视；一路无OSD叠加的高画质 视频输出，用于进入有线网的转发器 o带有解扰功能，可解扰加密节目，可设置输 出解扰或不解扰的TS流的转发器 o带有监控功能的转发器 卫星数字电视信号转发器的工作原理 包括以下几部分： o主CPU系统控制及工作状态监控 o调谐器信号再放大、选台 oQPSK 数字解调 oSPIASI码流格式转换输出 o输出模拟音、视频信号监控 卫星数字电视信号转发器的工作原理框图 调谐器QPSK SPI-ASI转换电路转换 MPEG-2解码 及控制器 视频编码 OSD 监控 音频D/A、放大 ASI输出 ：数据流 ：控制流
3、I2C控制信号 面板监控/用户控制 接口 系统控制及工作状态监控 o主CPU通过I2C总线控制QPSK信道解调以 及调谐器选择要锁定的频率，同时对其工作 状态进行监控。 o主CPU控制内部解复用模块及MPEG-2解码 模块解出基本音、视频信号，经过视频编码 及D/A转换后提供给电视机播放监控。 o主CPU通过OSD及用户按键与用户进行通信 。 TS流处理 oQPSK出来的码流分为两路：一路直接送到 FPGA的缓冲存储器中，当FPGA检测到缓冲 区中有数据时，启动8B/10B编码、并串转 换变成串行码流，经过变压器输出 o另一路则进入MPEG-2解码及控制器芯片解 出音、视频基本数据，再通过D/
4、A转换电路 及视频编码电路转换成模拟信号供电视机监 控音、视频输出质量使用。 传输流解复用 o解复用器由信道接口、信道FIFO、和PID过滤器组 成 o它是根据传输码流中所定义的特殊语法（主要是利 用PAT和PMT表的相互关系）来进行解复用。首先 用0 x00作为PID过滤出PAT表的数据，分析PAT表 得到各路节目的PMT表的PID；然后用此PID过滤 出PMT表，分析PMT表得到每路节目中音、视频数 据及其它服务数据的PID；最后用这些PID过滤出 打包了的音、视频基本流PES，提供给MPEG-2解 码模块解码。 MPEG-2解码，视频编码和音频数模转换 o音频和视频解码模块按照MPEG-
5、2的解码算法分别 对压缩的视频码流和音频码流进行解码，从而得到 正常的视频数据和音频数据码流。 o视频解码器输出的色差信号和亮度信号是数字化的 码流，它必须经过视频编码器编码产生模拟的PAL 或NTSC制式图像信号，以便送给普通的模拟电视 机收看。音频解码恢复出的信号也是数字形式，也 是通过D/A变换器将它转化成模拟的音频信号，送 给电视机重现伴音。 面板按键原理图 面板按键扫描原理 o首先发送0 xFF到74hc164，使数据位全1；KD 置1 o接着发送1位0到74hc164，使Q0位为低电平， 其余保持高电平 o然后依次发送1到74hc164，使Q0位上的低电平 依次从Q0移动到Q7。每
6、移动一位就判断KD上是 否为低电平，如果KD为低电平则说明KD与低电平 的那一个数据口连通，相应的按键被按下，扫描结 束。否则继续移位，直到低电平移出74hc164， 说明没有按键被按下。 调谐器信号再放大、选台 o调谐器由放大器、变频器、PLL、中频放大器、带 通滤波器、移相器和AGC电路组成。 oC波段或KU波段的卫星下行信号由天线接收，经过 LNB放大和下变频，形成9502150MHZ第一中 频信号，经电缆送到码流机的调谐器。CPU通过 I2C总线控制PLL（锁相环）电路，使PLL输出指定 频道的信号，控制变频器把输入的卫星信号变成中 频信号，放大滤波后送到正交移相器分解成两个相 位相差
7、90的中频信号，即同相位的I信号和Q相 位的Q信号。 QPSK 数字解调 oI/Q信号分别通过两路A/D转换器把两路模拟信号 转换成6比特的并行数字信号，进入QPSK(四相 相移键控）解调器，由内部乘法器将此I、Q信号 与数字振荡器输出的信号相乘，解出基带信号， 再由多相滤波器进行升余弦平方跟滤波后送到 Viterbi解码器中用去交织算法解出不同比率的卷 积编码，最后经过里德索罗门 (ReedSolomon) 解码进行连续解码和校正，产 生188Byte为一块的数据码流，输出码流格式为 串行或并行的SPI。 AGC（Auto Gain Control）自动增益控制 oQPSK中把I/Q输入信号
8、的模数与一个可编 程的阀值进行比较，其差值进积分后，该信 号变换成一个脉冲密度调制信号去驱动AGC 输出。此信号经过模拟滤波器滤波后控制调 谐器中放大器的增益，从而控制输出信号稳 定在所要求的范围。 调谐器QPSK AGC SPIASI码流格式转换输出 SPI（同步并行接口）介绍 oDVB标准规定SPI有11个信号，分别为： oDATA0-DATA7（数据） oCLOCK（时钟）：与并行数据码率相同，上升 沿或下降沿对应数据取样。 oDVALID（数据有效指示）：在包长188时持续 为“1”，包长204时前188个字节为“1”。 oPSYNC（包同步）：每个包的第一个字节时为 “1”。 SPI
9、ASI码流格式转换输出 SPI（同步并行接口）介绍 oDVB标准规定SPI采用D-25连接器传输数据，每 个D-25可传输2路TS流 管脚排列如下： Pin Signal line Pin Signal line 1 Clock A 14 Clock B 2 System Gnd 15 System Gnd 3 Data 7 A(MSB) 16 Data 7 B 4 Data 6 A 17 Data 6 B 5 Data 5 A 18 Data 5 B 6 Data 4 A 19 Data 4 B 7 Data 3 A 20 Data 3 B 8 Data 2 A 21 Data 2 B 9
10、Data 1 A 22 Data 1 B 10 Data 0 A 23 Data 0 B 11 DVALID A 24 DVALID B 12 PSYNC A 25 PSYNC B SPIASI码流格式转换输出 ASI（异步串行接口）介绍 oASI传输流的传输速率恒定为270Mbit/s， 但可以有不同数据速率，其中不足的部分 用同步字填补。来自不同设备的传送流可 能具有不同的数据速率。由于采用恒定的 传输速率，因此接收时钟是恒定的，在接 收段只要把用来填补的同步字去掉，就可 恢复出原始的码流。故ASI接口便于作为与 其它设备之间通用的接口。 SPIASI码流格式转换输出 ASI（异步串行接口
11、）介绍 oSPI转ASI时，首先要对字节进行8B/10B编码，由 每个8比特字节产生一个10比特的字。然后对这些 10比特字进行并/串转换，其输出比特率固定为 270Mbit/s。在并/串转换器要求输入一个新字、 而数据源还没有准备好新字时，应插入一个同步字 ，接收时将略掉这些同步字。使用同轴电缆时，所 形成的串行比特流将通过缓冲/驱动电路、耦合网 络、然后送到同轴电缆连接器上。 接收端通过相 反的顺序恢复出SPI格式的TS流。 Tuner软件监控流程 开机初始化 控制TUNER锁定 输出预置频道的 码流 TUNER是 否锁定正常 报警，控制 TUNER切换到下 一个备用频道 系统延时 NO
12、YES CPU与Tuner之间通过I2C协议进行通讯 I2C协议介绍 I2C(InterIntegrated Circuit)总线是一种 由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接 微控制器及其外围设备。 I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。两 根接口线SCL和SDA直接连在组件之上，占用的空 间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量 ，降低了互联成本。软件控制也比较简单。 I2C总线的另一个优点是，一组总线可挂多个器 件，支持多主控(multimastering)， 其中任何能 够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个 主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在任 何时
13、间点上只能有一个主控。 I2C信号类型 o开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电 平跳变，开始传送数据。 o结束信号：SCL为低电平时，SDA由低电平向高电 平跳变，结束传送数据。 o应答信号：接收数据的IC在接收到8bit数据后，向 发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已收到 数据。CPU向从机发出一个信号后，等待从机发出 一个应答信号（即等待SDA被从机拉低），CPU接 收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递 信号的判断。若未收到应答信号，由判断为从机出 现故障，I2C不通。 I2C信号类型 I2C控制字节（器件地址） o在起始条件之后，必须是器件的控制字节，其中高四位 为器件类型识别符（不同的芯片类型有不同的定义， EEPROM一般应为1010），接着三位为片选，最后一 位为读写位，当为1时为读操作，为0时为写操作。如 图所示。 码流机的技术规格： o输入频率范围:9502150MHz o数字视频输出:DVB ASI接口，BNC，75 o视频输出接口:复合Video，S-Video o模拟视频输出:NTSC/PAL o音频码流:MPEG Layer I&II , 两路输出 o管理接口：RS232 o机箱：1U x 19 x 400mm o电源：220V AC10% 50Hz 30W 结束
