多路HD-SDI高清视频复用及传输系统设计

摘要

视频技术和光传输技术的不断进步推进人类文明进入了高清时代，并开始积极准备着迎接下一个全高清时代。高清视频的有效传输是整个发展过程中非常重要的环节，复用技术和光纤传输技术是视频传输中的关键技术。本文通过分析当前现有的技术条件和发展态势，给出了一种多路HD SDI信号通过单根光纤复用传输的实现方案。
　　 首先，通过视频光端机的发展和变化分析了视频复用传输技术在未来的发展需求，论证了高清非压缩视频复用及其传输技术的研究价值。并就HD-SDI视频光端机的发展现状和技术水平做了介绍。
　　 其次，介绍了影响和制约高清视频复用和传输的主要技术，包括光收发模块、高速收发模块、FPGA芯片性能，以及相关的协议的关系和发展。并分析了这些技术的发展进步对视频传输领域的重要意义和如何更好的在视频传输中运用相关技术和产品。
　　 再次，讨论了HD-SDI多路复用及传输系统设计时应该包含的主要功能模块，以及各个模块的相关作用，并给出了框架结构图示。并对各个模块可选的实现方法和技术进行了分析对比，对各种技术的搭配使用和合理选择提出了一些看法。
　　 最后，给出了一种以高性能FPGA和光收发模块为核心，以资源的动态分配利用为主要特点的复用和解复用实现方案。详细讲述了方案中HD-SDI信号的接收发送、一种新颖的异步FIFO的设计方法、利用桶形移位方式进行BIT转换的设计方法、复用和解复用中同步的实现方式，以及通道动态分配和具有优先级的传输方法的实现等等，并就该方案有待于继续改进和发展的问题进行的分析。
　　 在本文的结尾对高清非压缩视频复用传输设备有价值的附加功能和可能的发展趋势进行了一些探讨。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 本课题研究的目的及意义

1.3 国内外研究现状和发展态势

1.4 主要工作及创新点

1.5 论文结构及内容安排

第二章HD-SDI接口、高速收发器及视频光端机等相关技术介绍

2.1 HD-SDI接口

2.1.1 HD-SDI接口的定义

2.1.2 HD-SDI接口的主要应用

2.1.3 HD-SDI接口相关的协议

2.2 高速收发器

2.2.1 高速收发器的产生和发展

2.2.2 高速收发器在视频传输领域的应用

2.3 视频光端机

2.3.1 高清视频的发展对光端机的要求

2.4 本章小结

第三章 多路HD-SDI复用传输系统的结构设计

3.1 系统总体构架

3.1.2 芯片选择

3.1.3 方案设计的主要环节

3.1.4 提高设计性能的主要方法

3.2 本章小结

第四章 基于集成高速收发器FPGA的设计方案实例

4.1 方案结构框图

4.1.2 FPGA芯片介绍

4.1.3 高速收发器

4.1.4 光模块的介绍

4.2 HD-SDI信号的收发

4.2.2 HD-SDI发送模块

4.2.3 HD-SDI接收模块

4.3 缓冲FIFO

4.3.2 异步FIFO的常规设计

4.3.3 缓冲FIFO的实现

4.3.4 仿真及仿真结果分析

4.4 复用及实现方法

4.4.1 框图及讲解

4.4.2 Bit转换单元

4.4.3 状态机的设计

4.5 光模块的选择及连接

4.5.1 高速逻辑电平介绍

4.5.2 高速串行接口介绍

4.5.3 高速收发器和光模块的电气连接

4.5.4 评测光电、电光转换性能的标准

4.6 仿真实现及结果分析

4.6.1 仿真方式

4.6.2 仿真激励的设置

4.6.3 仿真结果的分析

4.7 其它环节设计

4.8 功能扩展

4.9 本章小结

第五章 结束语

5.1 几种发展趋势的分析

5.2 影响发展的主要因素

5.3 有待改进的环节

致谢

参考文献

附录

个人简历

攻读硕士学位期间的研究成果