应用于某VSAT通信系统中的DVB-S和扩频码捕获技术的分析和实现

摘要

该文给出了一种基于DVB-S的高速数据链路,以及同一系统中采用DSSS的低速控制链路中伪码捕获部分技术的设计与实现.随着大规模集成电路(VLSI)和数字信号处理技术(DSP)的全面发展,全数字的高速数据采集和发送,以及数字基带接收机的设计和实现已经成为可能,在此背景下研究和开发基于VSAT的数字视频信号收发系统有着重要意义.该专用通信系统用于地面VSAT站和移动台之间的数据通信,由前向和反向两个信道组成.在反向信道,移动台利用机载摄像头获得MPEG2视频或音频码流,并按照ETSI的DVB-S协议,将高速码流经卫星转发至地面VSAT站.在前向信道,VSAT站通过基于DSSS的低速控制链路,完成对移动台的控制.由于卫星和地面之间距离较远,信道环境恶劣且多变,有必要采取差错控制方式对数据添加冗余保护.在DVB-S协议中,规定了对MPEG2码流采取RS码(外码),卷积交织,删余卷积码(内码)的信道编码,对抗可能存在的突发错误和随机错误,发送端使用基带成型滤波抗码间干扰.该文对数据链路中DVB-S的信道差错处理及DSSS控制链路中的伪码捕获技术进行了理论分析,并着重阐述了硬件实现的算法和方案.全文的组织结构如下:首先介绍了该通信系统的背景,概述了数据和控制链路各自的特点及处理流程;第二章对DVB-S的信道处理的各个流程进行了理论分析;第三章给出了DVB-S及成型滤波的FPGA实现,以及整个反向链路发送板的硬件实现方案;第四章简要概述了反向链路接收板Tuner的结构;最后一章介绍了控制链路的设计要点及扩频码捕获的FPGA设计.由于扩频码较长,相关匹配滤波需要较多的硬件资源,该章给出了一种改进的FIR滤波结构实现方案.

目录

文摘

英文文摘

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第一章VSAT及DVB-S系统概述

1.1序言

1.2 VSAT及卫星通信概述

1.3系统模型介绍

1.3.1反向数据链路结构

1.3.2反向链路物理层处理

1.3.3前向控制链路的物理层结构

1.4本人所做工作及本文结构

第二章反向DVB-S数据链路关键技术分析

2.1序言

2.2扰码与解扰

2.3 RS码编译码

2.3.1线性分组码和循环码

2.3.2 RS码性能参数

2.3.3 RS码的译码算法

2.4卷积交织与去交织

2.4.1交织基本概念

2.4.2块交织与卷积交织性能比较

2.5卷积码编译码性能分析

2.5.1卷积码基本概念

2.5.2卷积码的描述方式

2.5.3卷积码的最大似然译码

2.5.4卷积码的距离特性

2.5.5维特比译码的性能分析

2.5.6卷积码的删余(punctured)码分析

2.6级连码

2.7基带成型及调制

2.8小结

第三章反向链路发送板的硬件实现

3.1概述

3.2锁相环设计

3.2.1锁相环构成及工作原理

3.2.2锁相环路实现

3.3数据接收接口电路

3.4 DVB-S发送的FPGA实现

3.4.1时钟单元设计

3.4.2扰码处理

3.4.3双口RAM的使用

3.4.4 RS编码

3.4.5卷积交织单元

3.4.6卷积编码和增信删余

3.4.7成型滤波

3.5 D/A变换及模拟调制

3.6小结

第四章反向链路接收板设计与测试

4.1概述及准备工作

4.2 DVB Tuner结构框架

4.3 Tuner内部寄存器配置

4.3.1 I2C总线协议

4.3.2内部寄存器的配置

4.4 Tuner调试

4.5小结

第五章前向控制链路概述及捕获/扫频单元实现

5.1控制链路概述

5.2控制链路总体框架及捕获单元介绍

5.2.1发送部分处理

5.2.2接收部分处理

5.2.3控制链路工作流程

5.2.4扩频码相关匹配捕获的理论背景

5.3扩频码捕获单元FPGA实现的关键技术

5.3.1倒置型FIR滤波

5.3.2折叠滤波结构

5.3.3耗用资源统计

5.4小结

结束语

参考文献

致谢