-III-DVB-S发送端信道处理系统的设计摘 要随着模拟电视的数字化进程不断的推进目前在国际上存在的三种数字电视体系标准趋于统一在这三个标准中应用最为广泛的以欧洲为主导制定的 DVB 标准以其完整性以及对各种传输媒体具有良好的适应性日益受到各国的重视可以预见到在不远的将来将三种标准融合和统一的标准一定会是以 DVB 为主导的特别是在数字电视卫星广播领域目前存在的三个标准中只有 DVB 标准包括了这个部分也就是 DVB-S 标准根据DVB-S协议EN 300 421: Digital VideoBroadcasting(DVB);Framing structure, channel coding and modulation for11/12 GHz satellite services我们确立了以 DSP为核心 同时结合FPGA以及成熟的芯片产品的系统设计方案来实现 DVB-S 发送端信道处理系统在分析了 DVB-S 发送端信道处理的各模块以及现有的各种芯片技术基础上我们给每个模块选择了适合的实现方式在这个系统中核心的信道编码部分由 DSP 来完成而基带整形以及时序控制等由FPGA 来实现对于系统中的数模混合模块则采用现有的成熟芯片来组建DVB-S 传输系统采用了 4 种信道编码技术它们分别是能量扩散-IV-RS 编码卷积交织和卷积编码我们在研究了这些编码技术的原理及其传统的实现算法之后提出了适合于 DSP 并行处理的优化实现算法这些优化的 DSP 算法的核心思想是以一定量的内存占用量来换取大量的 CPU 占用时间正是这些 DSP 优化算法的应用保证了系统能够满足其高实时性要求对于协议中规定的基带整形平方根升余弦滤波器理论公式我们设计了一个内插 FIR 滤波器来实现首先通过 Matlab 为该滤波器建立完整的数学模型再结合系统设计要求提出了该滤波器的 FPGA 实现方法对于系统中的基带信号的物理接口和同步环节我们围绕 Cypress公司的 HotLink接口芯片 CY7B933 开发了速度高达 270Mbit/s完全满足 DVB标准的 ASI接口子系统关键词 DVB-SDSP信道编码优化算法-I-THE DESIGN OF DVB-S TRANSMISSIONSYSTEM OF CHANNEL PROCESSINGABSTRACTWith the development of the digital process on analog television, thethree existent digital television standards in the world are going to be unified.The DVB one out of these three standards, which is established mostly byEurope, has the most extensive application and is getting more and moreattention all over the world. It is forecasted that the DVB will amalgamatethe other two and become the uniform standard in the future because of itsintegrity and good adaptability to all the transmission media. Especially inthe field of digital video broadcast, the DVB is the only one of the threewhich covers this portion known as DVB-S standard.According to the EN 300 421: Digital Video Broadcasting (DVB);Framing structure, channel coding and modulation for 11/12 GHz satelliteservices, we set up a DVB-S transmission system of channel process basedon a DSP processor. The system comprises a FPGA and some matureintegrated circuits.On the basis of analyzing the modules in the DVB-S transmissionsystem and all kinds of the integrated circuits technologies, we select asuitable realization for each module. The channel coding as the kernel of the-II-system is implemented by the DSP processor, while the FPGA accomplishesthe task of base band shaping filter and the timing control. The mixed signalmodules of the system are made up of some mature integrated circuits.The DVB-S transmission system involves 4 kinds of channel codingtechnologies, which are energy dispersal, RS encoding, convolutioninterleaving and convolution encoding respectively. After deep research onthe principles and traditional realization algorithms of these codingtechnologies, we put forward the optimized algorithms which are fit for theDSP processor. The core of these optimized algorithms is trading a fewmemories with a lot of CPU time. It is these algorithms that ensure the highreal-time requirement of the system.As to the theoretical function of the square root raised cosine filterdefined in the standard as the base band shaping filter, we design aninterpolated FIR filter. After establishing an arithmetic module for the filterby means of Matlab, we recommend a FPGA realization meeting with therequirement of our system.The base band physical interface and synchronization of the system isbuild up by the HotLink receiver CY7B933 produced by Cypresscorporation. We develop a DVB-ASI sub-system with up to 270Mbit/stransmission speed.KEY WORDS: DVB-SDSPchannel codingoptimized algorithm-I-上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版允许论文被查阅和借阅本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文保密在 年解密后适用本授权书本学位论文属于不保密请在以上方框内打学位论文作者签名 指导教师签名日期 年 月 日 日期 年 月 日-II-上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果除文中已经注明引用的内容外本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担学位论文作者签名日期 年 月 日上海交通大学硕士论文DVB-S发送端信道处理系统的设计1第1章绪论伴随着从模拟向数字转变的浪潮一系列潜在的技术领域和商业市场迅速的涌现出来这其中视频和音频领域的多媒体应用以其巨大的用户群和丰富的技术含量尤其受到人们的重视数字视频广播Digital Video Broadcasting正是这其中的一个重要方面这里将简要阐述数字视频广播及其信道处理和编解码系统的技术背景和设计实现的具体思路在此基础上阐明我们在这一领域展开研究的总体构思并且通过大量软硬件调试采用先进的芯片技术达到了预期目标并且作为产品成功的转让给企业1.1 数字视频广播(DVB)数字电视的概念已经被广为传播和接受但是真正的数字电视系统需要建立起从节目信源到最终用户的完整的数字通道和数字内容保证用户能够收看到 DVD 视频和演播室图像质量并且具备大量附加信息和交互能力的电视节目围绕这一目标众多的国家和组织参与制定了一系列相关的行业标准和规范目前主要存在三种发展中的数字电视体系以美国为主制定的 ATSC1Advanced Television System Committee 先进电视制式委员会日本制定的标准 ISDB2Integrated Services Digital Broadcasting 综合业务数字广播以及以欧洲为主导制定的标准 DVB3Digital Video Broadcasting 数字视频广播在这其中以 DVB 标准最为突出它在三个标准中唯一包含数字电视卫星广播DVB-S4子系统此外它还包括数字有线广播电视子系统DVB-C5数字电视地面广播子系统DVB-T6数字卫星共用天线电视广播子系统DVB-SMATV7数字视频广播分配子系统DVB-MS8/DVB-MC9以及广播信息服务和图文电视广播等数字视频广播基带附加信息子系统和一系列交互业务条件接收和数据通信接口互联等附加标准按照目前的发展状况 ATSC 标准的成员有30个 以美国国内成员为主 ISDB标准成员 40 个全部是日本国成员而 DVB 标准成员已达 265 个来自 35个国家和地区其中包括我国的广播科学研究院因此尽管三个标准之间还在不断竞争和融合但是可以肯定的是在不远的将来统一的标准一定是将以上海交通大学硕士论文DVB-S发送端信道处理系统的设计2DVB 标准为主导的特别是在数字电视卫星广播领域包括我国在内几乎无一例外的都采纳了 DVB-S 标准随着标准的发展世界各地和我国都在大力推进数字电视的建设按照我国制定的时间表102005 年全国四分之一的电视台将发射和传输数字电视信号2010 年计划全面实现数