對(duì)數(shù)字衛(wèi)星電視解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)分析

劉駿+陳永躍

摘 要 在近幾年各方面技術(shù)迅速發(fā)展的背景下，數(shù)字技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展，數(shù)字廣播電視在業(yè)務(wù)方面更是取得了非?？捎^的成果。在廣播電視中，衛(wèi)星廣播本身就是其主要的播放途徑，本身的覆蓋面比較廣，不容易被地域所影響。數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展對(duì)各個(gè)領(lǐng)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響，尤其是消費(fèi)領(lǐng)域、制造領(lǐng)域都受到數(shù)字技術(shù)帶來(lái)的巨大沖擊，在這份沖擊力的帶動(dòng)下，數(shù)字技術(shù)與我們的生活實(shí)現(xiàn)了有機(jī)結(jié)合。文章主要分析了數(shù)字衛(wèi)星電視的發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展歷史，同時(shí)對(duì)數(shù)字衛(wèi)星電視解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探究，希望能夠?yàn)榻窈蟮难芯刻峁┛煽康膮⒖肌?/p>

關(guān)鍵詞 數(shù)字衛(wèi)星電視；解調(diào)系統(tǒng)；技術(shù)分析

中圖分類號(hào) TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2018）205-0061-02

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字技術(shù)被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，同時(shí)也融入了我們的社會(huì)生活以及社會(huì)生產(chǎn)中，比如我們生活中常見的數(shù)字廣播、數(shù)字衛(wèi)星電視。在近幾年里，數(shù)字技術(shù)發(fā)展的范圍不僅是互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)行業(yè)，它開始逐漸演變成未來(lái)所有產(chǎn)業(yè)能夠快速發(fā)展的動(dòng)力。

1 關(guān)于數(shù)字衛(wèi)星電視解調(diào)系統(tǒng)概念與意義的概述

數(shù)字衛(wèi)星電視的解調(diào)系統(tǒng)實(shí)際上是借助解調(diào)系統(tǒng)，將衛(wèi)星上發(fā)過(guò)來(lái)的消息進(jìn)行處理與恢復(fù)的一個(gè)過(guò)程。但是，從衛(wèi)星電視上傳過(guò)來(lái)的信號(hào)是經(jīng)過(guò)解調(diào)系統(tǒng)解調(diào)之后的信號(hào)，因此，我們需要借助數(shù)字衛(wèi)星電視解調(diào)系統(tǒng)先對(duì)信號(hào)進(jìn)行恢復(fù)，這樣才能夠被系統(tǒng)使用。解調(diào)和調(diào)制兩者之間是截然不同的兩個(gè)過(guò)程，無(wú)論是調(diào)整的方式還是方法都有差異。數(shù)字衛(wèi)星電視的解調(diào)包括兩種：正弦波解調(diào)、脈沖波解調(diào)。而數(shù)字衛(wèi)星電視的解調(diào)環(huán)節(jié)分為2個(gè)：第一個(gè)環(huán)節(jié)是對(duì)載波附近攜帶有用信息的頻譜轉(zhuǎn)移到基帶中；第二個(gè)環(huán)節(jié)是通過(guò)濾波器對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾并除去，將數(shù)字星電視的解調(diào)工作完成。

2 數(shù)字衛(wèi)星電視解調(diào)和調(diào)制二者的原理分析

調(diào)制和解調(diào)信號(hào)的原理。數(shù)字通信系統(tǒng)當(dāng)中的功能性框圖以及系統(tǒng)的組成部分見圖1。

我們從圖1當(dāng)中看出，數(shù)字通信系統(tǒng)其中包括2個(gè)部分：信源編碼、信道編碼。信源編碼對(duì)于信源的傳輸效率產(chǎn)生積極的影響。信道編碼可以讓信息碼列和通道中的頻譜特性兩者相互適應(yīng)，這樣可以有效降低能量傳輸過(guò)程中的損失以及噪聲能量的比例，避免出現(xiàn)差錯(cuò)，提升傳輸效率；同時(shí)還可以提升糾錯(cuò)能力，對(duì)于出現(xiàn)的差錯(cuò)可以及時(shí)的糾正。但是，傳輸通道本身的頻率特性存在限制范圍，超出頻率的上下限制范圍，就會(huì)導(dǎo)致信號(hào)無(wú)法有效傳輸。

如果數(shù)字信號(hào)流和傳輸通道這兩者的頻率特性存在差異，那么在信號(hào)當(dāng)中的能量就可能會(huì)消失不見，信噪的比例也會(huì)下降，進(jìn)而導(dǎo)致誤碼率的上升，甚至?xí)绊懙街車男诺?。?duì)于很多的數(shù)字傳輸系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，低頻成分在數(shù)字基帶信號(hào)當(dāng)中的比例比較高，而通信的信道本身實(shí)際上又具有帶通特性，因此導(dǎo)致很多信道無(wú)法對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行直接傳輸，需要借助基帶信號(hào)來(lái)控制高頻載波中的一些參量。這種把基帶數(shù)字信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)變之后成為頻帶數(shù)字信號(hào)的變化，我們稱之?dāng)?shù)字調(diào)制；反過(guò)來(lái)的過(guò)程是數(shù)字解調(diào)。

3 關(guān)于數(shù)字衛(wèi)星電視當(dāng)中DVB-S解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在數(shù)字衛(wèi)星電視系統(tǒng)當(dāng)中，解調(diào)系統(tǒng)是其中十分關(guān)鍵的技術(shù)，其設(shè)計(jì)指標(biāo)的好壞直接會(huì)影響到系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的接受性能。

3.1 解析數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)的原理

隨著數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展以及迅速推廣，在國(guó)際上有一部分比較出名的公司都開始做出了自己的解決方案，方案表面上存在區(qū)別，實(shí)際上其中的結(jié)構(gòu)基本上是類似的，如圖2所示。

3.2 數(shù)字衛(wèi)星電視解調(diào)系統(tǒng)中的硬件設(shè)計(jì)

對(duì)DVB-S數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，想要實(shí)現(xiàn)解調(diào)系統(tǒng)需要借助一體化的THOMSONDSF8910高頻頭，這一模塊具備以下三大功能：調(diào)諧、信道解碼以及解調(diào)。然后該模塊會(huì)把信息上傳到TS流，之后會(huì)到達(dá)具有處理功能的主芯片。在THOMSONDSF8910當(dāng)中，TSA5059為調(diào)諧芯片，起解調(diào)作用的芯片是STV0299。CPU通過(guò)I2C總線實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片寄存器的讀寫。

硬件集成THOMSONDSF8910模塊。THOMSONDSF8910模塊是對(duì)調(diào)諧模塊以及解調(diào)模塊進(jìn)行結(jié)合，之后封裝做成了一體化模塊，之后為主控芯片提供接口，這樣可以簡(jiǎn)化該模塊的電路設(shè)計(jì)。模塊的引腳分布以及電路連接的原理圖如圖3所示。

3.3 解調(diào)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

解調(diào)系統(tǒng)中鎖頻任務(wù)軟件的實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)開始鎖頻的操作之后，消息經(jīng)過(guò)應(yīng)用層然后被發(fā)送到鎖頻任務(wù)。而鎖頻任務(wù)作為NIM模塊驅(qū)動(dòng)中的核心技術(shù)，既能夠處理好應(yīng)用層與驅(qū)動(dòng)層傳送的消息，還可以先判斷一下未處理的高頻頭目前所處狀態(tài)，最后再傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)的函數(shù)中進(jìn)行處理。改狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)主要包括以下4個(gè)方面：第一，掃描狀態(tài)：高頻頭可以掃描特定的頻率點(diǎn)或者頻率范圍；第二，鎖定狀態(tài)：高頻頭可以對(duì)已鎖定的指定頻率點(diǎn)進(jìn)行跟蹤；第三，失鎖狀態(tài)：高頻頭已經(jīng)失鎖或者是跟蹤失敗指定的頻點(diǎn)，或者因外部的調(diào)用中止了鎖定狀態(tài)；第四，頻點(diǎn)不存在狀態(tài)：鎖頻過(guò)程全部結(jié)束，但是對(duì)于指定的頻點(diǎn)以及有效的搜索頻點(diǎn)無(wú)法鎖定。

解調(diào)模塊軟件核心實(shí)際上是各種高頻頭以及對(duì)應(yīng)的鎖頻任務(wù)之間實(shí)現(xiàn)交互。鎖頻任務(wù)在操作系統(tǒng)的整個(gè)過(guò)程中是線程執(zhí)行，它可以處在上述的任何一種狀態(tài)。在掃描的過(guò)程中，為了保證鎖定結(jié)果的準(zhǔn)確性，我們會(huì)循環(huán)對(duì)設(shè)定的任務(wù)以及被控制的高頻頭進(jìn)行查詢。在高頻的內(nèi)部寄存器里如果出現(xiàn)了一次成功的鎖定，那么該任務(wù)就會(huì)變成鎖定的狀態(tài)。接下來(lái)，就是設(shè)定的任務(wù)控制高頻頭的過(guò)程，保證鎖頻處于穩(wěn)定狀態(tài)以及鎖定的狀態(tài)處于被監(jiān)視的狀況下。在實(shí)行這一控制的主要方式就是跟蹤載波信號(hào)，進(jìn)而適應(yīng)物理信道傳輸?shù)哪M信號(hào)。如果掃描過(guò)程結(jié)束后，沒有出現(xiàn)任何的頻點(diǎn)鎖定，那么就會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)入不存在頻點(diǎn)掃描的狀態(tài)下，這也表示掃描過(guò)程結(jié)束。掃描是不受時(shí)間的限制，它在鎖頻任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中可以隨時(shí)開始，掃描正在進(jìn)行的時(shí)候，出現(xiàn)了新的掃描，那么上一次的掃描結(jié)果就自動(dòng)取消，進(jìn)而與新的掃描請(qǐng)求相適應(yīng)。只有鎖定了鎖頻任務(wù)的情況下，掃描的整個(gè)過(guò)程才可以繼續(xù)。

4 結(jié)論

在本文當(dāng)中，我們分析了數(shù)字衛(wèi)星電視解調(diào)系統(tǒng)中解調(diào)技術(shù)的關(guān)鍵和原理，明白想要實(shí)現(xiàn)解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，必須要對(duì)相關(guān)的技術(shù)和原理有一個(gè)全面的了解，對(duì)載波恢復(fù)技術(shù)和定時(shí)恢復(fù)技術(shù)有一個(gè)詳細(xì)的了解，這樣才能夠確保解調(diào)系統(tǒng)在數(shù)字衛(wèi)星電視中的順利應(yīng)用。

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