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1、DVB-S接收机测试暨源端发送设备的系统设计摘 要目前电视技术正处于由模拟电视到新一代数字电视的巨大变革期我国已经针对数字电视发送及接收系统明确规定采用欧洲 DVB 标准因而 DVB 接收机测试设备暨源端发送设备是这一过程中迫切需要的高新技术产品作者基于欧洲 DVB-SDigital Video BroadcastingSatellite标准的数字电视接收机测试系统暨发送系统的设计为实例提出了一种实现 DVB-S 发送设备系统功能的解决方案本方案采用目前世界上最先进的 DSP 处理芯片TMS320C6416-500 作为该系统的主控制芯片并在其内部实现了 DVB 发送系统核心的信道编码算法 包
2、括随机化 RS编码卷积交织和卷积编码同时配合以高性能 FPGA 等周边器件实现了该协议所要求的其它功能要求包括 ASI 接口设计信号基带整形D/A 变换等针对软件设计包括 C 描述和 Verilog-HDL 硬件描述语言中的不同模块分阶段分别运用了算法软件仿真评估板软件仿真硬件设计描述语言的功能仿真以及实现后仿真等设计测试手段通过对软硬件的逐步验证逐步优化最终达成了系统级的软硬件协同运行从而完成了整个系统的开发与研制实现了样机联试由于该系统完成的是新一代的数字电视发送系统信号频带宽码流速度快(2M45M 的 IQ 符号速率D/A 时钟最高 180Mhz)因此对系统的实时处理能力要求很高,所以我
3、们采用的是拥有峰值处理能力为4000MIPS 的 DSP 芯片它可以高效编译及执行代码在设计过程中为充分发挥其并行流水效率我们针对该 DSP 芯片的 VLIW 架构特点提出了适用于该结构的基于查表法的优化预处理算法实践结果表明该算法有效的降低了实时运算量负载同时大大增强了软件程序的流水操作和并行处理从而满足了系统的实时性要求本文的第一章是绪论主要介绍目前数字电视及 DSP 技术的发展概述以及本项目的目的及实现方式第二章是基本原理介绍了与DVB-S 发送系统有关的理论知识第三和第四章为本文的重点分别详细介绍了开发成功的该系统软件及硬件的设计思路及过程文章最后给出全文的总结通过本项研究使作者掌握了
4、一整套信道编解码的核心技术这对本产品升级及将来设计同类产品积累了经验提高了技术更将有利于打破国外的技术垄断加速数字电视设备开发的国产化关键词 DVBDSPFPGA信道编码算法优化流水并行System Design and Implementationof DVB-S Source-end Transmitter EquipmentAbstractNow, TV technology is during a huge changing time from analog TV to digital TV.For the digital TV transmitter and receiver sys
5、tems, our country has made the rules compatible to the European DVB standards. So DVB receivers testing device, almostthe same to the source-end transmitter, is the emergently needed high-tech product in thisprocess.Based on the standard of Europeans DVB-S(Digital Video Broadcasting, Satellite),the
6、author puts forward a solution of realizing its transmitter system function with anexemplify. In this solution, we use one of the most advantage DSP processor chip in theworld present TI s TMS320C6416-500 as the main control and process chip whichrealizes the channel coding algorithms of DVB-S syste
7、m, including signal scrambler, RSencoding, convolutional interleaving and convolutional encoding. At the same time, weuse advantage FPGA and some peripheral devices to realize the other demandedfunctions, such as ASI interface, base-band shaping, D/A converter and so on. To thedifferent modules of s
8、oftware design, in both C and Verilog-HDL language, we take useof algorithm software simulation, software simulation in evaluation board, HDL functionsimulation and post-simulation to test our design in different design stages. Afterverifying and verifying, optimizing and optimizing, we got the goal
9、 of cooperation ofboth software and hardware in the system level, then completed the whole systemprototypes research and design.This design is a new generation digital TV transmitter system with wide frequencyand high data rate, for example, 2M45M symbol rate and highest 180Mhz D/A clock, sothe syst
10、ems real-time character is very important. Just for this reason, we use the DSPprocessor with highest 4000MIPS, which can compile and execute codes very effectively.During the design process, in order to execute codes in pipeline and in parallel, webrought forward the optimized pre-process algorithm
11、, based on the look-up table, whichis very suitable to the DSPs VLIW architecture. We can see that this algorithm canreduce the real-time calculate quantity and enhance the capacity of pipeline and paralleloperation to satisfy the real-time demand in practice.The first chapter of this paper is intro
12、duction, which introduces the digital TV andDSP technologys developing trend and this projects aids and realizing method. Thesecond chapter is the basic theory used in DVB. The third and fourth chapters are themain parts of this paper, which introduce this designs both software and hardwarerespectiv
13、ely in detail. In the end of this paper, we give the conclusion.This project let the author master the core technology of channel codec, which willaccelerate experience for the design of similarity product in the future. This is in favor ofbreaking the foreign monopoly and speeding the digital TV de
14、vice made in our country.KEYWORDSDVB, DSP, FPGA, channel coding, algorithm optimization, pipeline andparallel上海交通大学硕士毕业论文 DVB-S接收机测试暨源端发送设备的系统设计1第一章 绪 论随着集成电路的发展芯片的运行速度越来越快集成度越来越高廉价高速的数字集成电路已经足以实现复杂的功能它具有许多模拟电路无法比拟的优点如抗干扰能力强便于传输存储无损失精度高多功能低功耗低成本高可靠性等超大规模数字集成电路的飞速发展使得它成为一切电器技术通信技术计算机技术乃至遍及国防民用的各种新技术的
15、基石数字信号处理是利用计算机或专门的处理设备以数值计算的方法对信号进行 分析变换综合估计与识别等加工处理借以达到提取信息和便于利用的目的传统的信号处理一般采用模拟的方式但是由于数字信号较模拟信号而言在处理上有诸多无法比拟的优点所以当今的信息时代信息处理的数字化的趋势遍及各个信息产业近十多年来数字信号处理在语音雷达声纳地震图象通信系统控制系统医学生物交通运输地质勘探机械振动宇宙航行遥感遥测水利工程气象天文原子能电子对抗产品检验故障检测以及自动测量仪器等各个领域获得了极为广泛的应用它有效的推动了各个工程技术领域的技术改造和科学发展引起人们越来越多的关注1 1 数字电视的发展传统意义的电视起源于二十
16、世纪的三十年代它是当今世界上使用最为广泛的图象通信系统它的发展主要经历了以下几个里程碑11930 年 黑白电视1950 年 有线电视1954 年 彩色电视1973 年 出现大屏幕彩色电视节目1982 年 加入环绕音效 1986 年 出现卫星电视广播1994 年 数字卫星电视1996 年 网络电视Web TV1998 年 数字高清电视HDTV传统电视发送标准的技术已经有 40 年的历史了并且已经分裂为三种各自独立的电视系统NTSCPAL 和 SECAM它们彼此之间互不兼容且很难进行国际间的节目交换因此在消费类电子业界大家对于发展更多更好的电视系统包括数字高清晰度电视充满了兴趣数字电视Digital TV指的是象数字传输一样来表示和处理数字信号的电视系统为了减少对传输信道容量的要求数字电视广播包括了图象和声音的压缩量化上海交通大学硕士毕业论文 DVB-S接收机测试暨源端发送设备的系统设计2在几乎所有的先进的数字电视系统中压缩均采
