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单频网适配器的研究与开发

作　者: 冯标彪
导　师: 张明；宋靖涛
学　校: 浙江大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 单频网单频网适配器兆帧初始化包同步 FPGA
分类号: TN949.197
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 155次
引　用: 4次
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内容摘要

地面数字电视广播的单频网实现,是当今世界的热点,也是我国极力发展的技术。研究和开发具有自主知识产权的相关产品,不仅具有现实的经济利益,而且具有长远的社会效益。本文所研究的单频网适配器,是实现单频网组网的关键设备之一。首先,本文分析了单频网的组网方式和同步原理。通过适配器向传输流中插入兆帧初始化包,网内发射机得到所需的时间信息从而实现发射的同步,是单频网的关键,MPEG-2和DVB-T的相关技术是其实现的保证。其次,本文提出了单频网适配器实现的整体方案。通过对功能需求和开发现状的分析,确定了以FPGA为核心的开发方案,同时制定了产品的预计性能指标。在此基础上,完成了硬件平台的构建,进行了主要器件的选择和电路原理图的设计。接着,本文又对相关芯片的工作特性作了详细的说明,特别是对接收发送端时序的分析,为FPGA软件开发建立了基础。第三,本文详细论述了FPGA软件的实现原理和方法,并给出仿真结果加以验证。开发过程采取了自顶向下的方法,首先在分析软件需求的基础上,将其划分为输入输出管理、MIP包插入、PCR更新等模块。然后分别对主要模块的原理进行了详细阐述,采用Verilog语言实现并给出了在QuartusⅡ上仿真的结果。接着,本文实现了对模块的整合和调试。通过对整体仿真结果的分析,可以发现,FPGA实现了单频网适配器所需的基本功能。在实现中,本文还提出了一种以计数器取代加法器的PCR更新算法,仿真结果表明,在保证结果正确的基础上,新算法减少了系统资源的占用。本文还对PLL紧缺情况下,GPS时钟备份的方法进行了研究,仿真表明,本文提出的方法,误差在可接受范围内。最后,对论文所做的工作进行了总结,同时分析了软件存在的不足,提出了下一步工作的目标。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-7
第一章绪论  7-15
  1.1 数字电视和数字电视标准  7-11
    1.1.1 数字电视的发展  7-8
    1.1.2 数字电视标准  8-10
    1.1.3 数字电视在我国的发展  10-11
  1.2 数字电视组网方式比较  11-13
  1.3 单频网适配器  13-14
    1.3.1 单频网适配器开发现状  13
    1.3.2 单频网适配器开发的意义  13-14
  1.4 本文安排  14-15
第二章 DVB-T的单频网组网  15-32
  2.1 单频网概述  15-16
    2.1.1 单频网组网系统  15-16
    2.1.2 单频网的关键技术  16
  2.2 DVB-T实现单频发射的技术保证  16-19
    2.2.1 DVB-T概述  17
    2.2.2 OFDM信道调制  17-19
    2.2.3 保护间隔的插入  19
  2.3 单频网中传输码流的分析  19-26
    2.3.1 MPEG-2传输流复用  19-24
    2.3.2 DVB服务信息和 NIT表  24-25
    2.3.3 DVB-ASI传输系统  25
    2.3.4 传输码流的解析  25-26
  2.4 单频网同步原理  26-31
    2.4.1 单频网中信号的同步要求  26
    2.4.2 兆帧的定义  26-27
    2.4.3 MIP包携带的信息  27-30
    2.4.4 单频网同步实现举例  30-31
  2.5 本章小结  31-32
第三章单频网适配器开发方案与硬件平台构建  32-42
  3.1 单频网适配器的功能需求  32-33
    3.1.1 单频网适配器的基本功能  32-33
    3.1.2 单频网适配器预计技术指标  33
  3.2 单频网适配器开发整体方案  33-35
    3.2.1 控制模块  34
    3.2.2 处理模块  34-35
    3.2.3 数据接收和发送  35
    3.2.4 GPS接收  35
  3.3 硬件平台构建  35-41
    3.3.1 控制平台  35-37
    3.3.2 接收电路  37-38
    3.3.3 发送电路  38-39
    3.3.4 处理模块  39-41
  3.4 本章小结  41-42
第四章基于 FPGA的单频网适配器软件开发  42-65
  4.1 软件开发整体方案  42-44
    4.1.1 开发流程  42-43
    4.1.2 软件需求与功能划分  43-44
  4.2 数据接收和发送  44-47
    4.2.1 数据输入和接收控制  44-46
    4.2.2 数据发送和输出控制  46-47
  4.3 码流处理  47-53
    4.3.1 功能模块的细分  47-48
    4.3.2 码流重组  48-50
    4.3.3 PCR提取、重计算和更新  50-52
    4.3.4 空包删除  52-53
    4.3.5 MIP包产生  53
  4.4 MIP包生成  53-57
    4.4.1 接口定义  53-54
    4.4.2 功能模块的细分  54
    4.4.3 功能实现  54-56
    4.4.4 功能仿真  56-57
  4.5 模块整体仿真  57-60
    4.5.1 仿真方案  58
    4.5.2 仿真结果及分析  58-60
  4.6 PCR计算的优化  60-62
    4.6.1 优化方法  60-61
    4.6.2 优化结果比较  61-62
  4.7 软件实现GPS时钟备份的研究和分析  62-63
  4.8 软件的进一步完善  63-64
  4.9 本章小结  64-65
第五章总结与展望  65-66
参考文献  66-69
致谢  69

单频网适配器的研究与开发

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