基于FPGA与AD9857的四路DVB-C调制器的设计

摘要

随着数字时代的到来，信息化程度的不断提高，人们相互之间的信息和数据交换日益增加。正交幅度调制器(QAM Modulator)作为一种高频谱利用率的数字调制方式，在数字电视广播、固定宽带无线接入、卫星通信、数字微波传输等宽带通信领域得到了广泛应用。 近年来，集成电路和数字通信技术飞速发展，FPGA作为集成度高、使用方便、代码可移植性等优点的通用逻辑开发芯片，在电子设计行业深受欢迎，市场占有率不断攀升。本文研究基于FPGA与AD9857实现四路QAM调制的全过程。FPGA实现信源处理、信道编码输出四路基带I/Q信号，AD9857实现对四路I/Q信号的调制，输出中频信号。本文具体内容总结如下: 1.介绍国内数字电视发展状况、国内国际的数字电视标准，并详细介绍国内有线电视的系统组成及QAM调制器的发展过程。 2.研究了QAM调制原理，其中包括信源编码、TS流标准格式转换、信道编码的原理及AD9857的工作原理等。并着重研究了信道编码过程，包括能量扩散、RS编码、数据交织、星座映射与差分编码等。 3.深入研究了基于FPAG与AD9857电路设计，其中包括详细研究了FPGA与AD9857的电路设计、在allegro下的PCB设计及光绘文件的制作，并做成成品。 4.简单介绍了FPGA的开发流程。 5.深入研究了基于FPAG代码开发，其中主要包括I2C接口实现，ASI到SPI的转换，信道编码中的TS流包处理、能量扩散、RS编码、数据交织、星座映射与差分编码的实现及AD9857的FPGA控制使其实现四路QAM的调制。 6.介绍代码测试、电路测试及系统指标测试。 最终系统指标测试表明基于FPGA与AD9857的四路DVB-C调制器基本达到了国标的要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1国内数字电视的发展

1.2国内数字电视广播系统组成

1.2.1系统各部分的功能作用

1.3国内多路QAM调制的发展经历及现状

1.3.1 I/Q信号原理

1.3.2数字中频正交调制

1.4选题意义

1.5多路QAM凋制器实现的关键问题

1.6本人工作内容

1.7论文的组织

第二章 QAM调制器的原理

2.1 QAM调制器主要组成

2.2信源编码及TS流输入

2.2.1 ASU接口及格式

2.2.2 SPI信号结构

2.2.3 ASI与SPI的转换

2.2.4 TS流帧格式

2.3信道编码

2.3.1能量扩散

2.3.2 R-S编码

2.3.3数据交织技术

2.3.4 QAM映射原理

2.4 QAM调制与中频输出

2.4.1内部结构

2.5上变频器

2.6本章小结

第三章 基于FPAG及AD9857电路设计

3.1电路总体设计

3.2输入系统控制部分电路设计

3.3 TS流输入电路设计

3.4 FPGA部分电路设计

3.4.1 FPGA简单介绍

3.4.2 FPGA配置方式

3.5 AD9857部分电路设计

3.5.1电路分析

3.5.2 AD9857设计电路小结

3.6 Candence Allegro PCB设计步骤

3.7实物成品图

3.8本章小结

第四章 FPGA的设计流程

4.1功能仿真

4.2逻辑综合

4.3前仿真

4.4布局布线

4.5后仿真(时序仿真)

第五章 基于FPAG的代码分析

5.1代码总体设计

5.2 I2C及串口控制

5.3 TS流的ASI到SPI的转换

5.3.1 8B/10B编码的理论基础

5.3.2 ASI转SPI详细代码设计

5.4信道编码

5.4.1 TS流包处理过程

5.4.2能量扩散

5.4.3里德-索罗蒙编码(Reed-Solomon，R-S)

5.4.4卷积交织实现

5.4.4星座映射与差分编码

5.5 AD9857控制

5.5.1信号产生方法

5.5.2基带I/O信号的实现

5.6本章小结

第六章 仿真及测试

6.1模块总体测试

6.2电路测试

6.2.1电源测试

6.2.2输入测试

6.2.3工作状况测试

6.3指标测试

6.4本章小节

总结及展望

参考文献

附录1电路设计原理图

致谢

攻读硕士期间发表的论文