Цифровое аудиовещание (DAB) является третьим поколением вещания после вещания в диапазоне (AM), FM (FM). По сравнению с текущим вещанием, DAB имеет преимущества хорошего качества звука (качество CD), реализации мультимедийного и высокоскоростного мобильного приема, шифрования, малой мощности передачи, большой площади покрытия, высокого использования спектра и сильной антиинтерференционной способности. Бизнес передачи DAB может быть разнообразным, и в дополнение к обычным аудиопрограммам он также может передавать любые другие данные, такие как текст, неподвижное изображение или активный звук. Поэтому люди также называют DAB цифровым мультимедийным вещанием (DMB). Данная статья в основном
Представлен программный и аппаратный дизайн для реализации кодера системы передачи DAB на FPAG на основе PC и Cyclone II EP2C20F484C7, в котором полностью учитываются требования к размеру схемы и использованию ресурсов. Эта конструкция в конечном итоге используется для тестирования приемников DAB / DMB.
Дизайн кодера системы запуска DAB
Система передачи данных DAB состоит в основном из кодера источника, расположенного у провайдера программ, мультиплеера, расположенного на радиостанции, и кодового модулятора COFDM, расположенного на передающей позиции, который, в свою очередь, можно разделить на две части: кодирование канала и модуляцию OFDM. Кодер на передающем конце DAB в основном включает в себя модуль решения ETI (интерфейс передачи бизнес - групп) кадра, модуль кодирования канала, модуль модуляции DQPSK, модуль модуляции OFDM, модуль преобразования верхней частоты, модуль цифровой фильтрации, модуль интерфейса USB и так далее. Среди них модули кодирования каналов включают диффузию энергии, удаляемое сверточное кодирование, переплетение времени, переплетение частот и так далее. Ввод всего кодера - это кадр ETI от мультиплеера, а выход - аналоговый среднечастотный сигнал.
Вся конструкция состоит в основном из программного кодирования на ПК и проектирования модулей IFFT на FPGA, а также проектирования PCB для модулей USB и DAC. Конец ПК в основном реализует решение и повторное использование кадров ETI, кодирование каналов и модуляцию DQPSK, передачу модулированных данных на конец FPGA через интерфейс USB, который получает данные и передает их модулю IFFT для преобразования IFFT, что является основным способом реализации OFDM (ортогональное частотное повторное использование). Данные, выводимые IFFT, преобразуют сигнал базовой полосы в среднюю частоту с помощью преобразователя частоты IF и передаются в модуль DAC через цифровую фильтрацию. После этого модуль DAC преобразует цифровой сигнал в аналоговый сигнал, который подается передатчику и передается через передатчик, с частотами от BANDIII (165 - 240 МГц) до L - диапазона (1452 - 1492 МГц).
Программное обеспечение для ПК
Программное обеспечение на стороне ПК в основном реализует декомпилирование кадров ETI, кодирование каналов (включая диффузию энергии, кодирование свертки, переплетение времени, переплетение частот), модуляцию DQPSK. В то же время, с помощью драйверов, предоставляемых производителями для передачи данных USB и управления модулями USB, а также с помощью интерфейса ПК, пользователи могут выбрать программу ETI для передачи и настроить режим передачи.
Интерфейс PC кодера
Интерфейс PC кодера
(1) Расшифровка кадра ETI: кадр ETI состоит в основном из информации о заголовке кадра (информация, относящаяся к этому кадру и его подсекторам) и данных основного бизнес - потока MST (включая поток аудиоданных и быстрый канал передачи данных FIC). Во - первых, нам нужно извлечь синхронизированную информацию о переданных кадрах ETI и информацию о длине кадра, чтобы найти заголовок кадра. В соответствии с форматом ETI Framework извлекает информацию FIC и информацию об основном потоке бизнес - данных.
(2) Кодирование канала: данные FIC и данные основного бизнес - потока, извлеченные из кадра ETI, распространяются энергией, затем в соответствии с извлеченной информацией об уровне защиты каждого подсектора бизнес - компоненты кодируются в виде удаляемой свертки по уровню защиты, затем основные бизнес - данные переплетаются во времени, переплетенные основные бизнес - данные композируются в CIF - кадр основного бизнес - канала (MSC), информация FIC переплетается без времени и вместе с кадром CIF композируется в кадр передачи DAB. В то же время на ПК также реализовано переплетение частот кадров передачи DAB.
(3) Модуляция DQPSK: После переплетения частот информация данных модулируется DQPSK в соответствии с начальной фазой каждой несущей, чтобы получить информацию о фазе модуляции каждой несущей.
(4) Управление USB - передачей: Модулированный DAB - кадр DQPSK передается через USB - интерфейс в аппаратный модуль IFFT на FPGA. В соответствии с USB - драйвером, предоставленным производителем, составляется соответствующий USB - передатчик данных.
Дизайн конца FPGA
Конец FPGA в основном реализует операции IFFT (против преобразования Фурье), преобразователи частоты на IF и цифровые фильтры. Передаваемая с ПК информация о фазе кадра DAB выполняется с помощью IFFT, завершается модуляция OFDM, затем модулированный сигнал базовой полосы преобразуется через преобразователь частоты в сигнал средней частоты, который фильтруется и передается в модуль DAC. Поскольку для получения данных из USB - модуля требуется USB - интерфейс на FPGA. Между модулем USB - интерфейса и модулем IFFT требуется внутренняя ОЗУ в качестве буфера буфера буфера баффера, и после операции IFFT данные хранятся в 2048 * 24 - битном пространстве ОЗУ, которое после преобразования частоты и фильтрации выводится в модуль DAC через модуль интерфейса DAC. Компьютерный модуль IFFT, интерфейсный модуль USB, модуль верхнего преобразования частоты, интерфейсный модуль DAC, управляемый программным процессором NIOSII, встроенным в ALTERA, создает систему SOPC (SystemOn Programmable Chip) на FPGA.
Рамка проектирования FPGA
Принимая во внимание количество ресурсов, затрачиваемых на эту конструкцию, включая логические блоки и встроенную память, для обеспечения оптимального использования ресурсов, была выбрана панель разработки CycloneII серии FPGAEP2C20 компании ALTERA, которая имеет 512 Кбайт внешнего RAM - пространства и может использоваться в качестве буфера данных для программного запоминающего устройства NIOS и USB - интерфейса для обеспечения передачи данных в режиме реального времени. Модули FPGA интегрированы и занимают более 15 000 логических блоков (включая модули NIOSII), занимают 82% (52 М4К) мест памяти, и вся система использует часы 65536 МГц, эффективно используя ресурсы платы разработки и получая хорошие результаты.
Дизайн PCB
Дизайн PCB состоит из двух частей: модуля USB и модуля DAC.
(1) Модуль USB в основном обеспечивает высокоскоростную связь между ПК и FPGA, учитывая, что скорость передачи данных должна достигать 300 КБ / с для передачи данных в реальном времени, поэтому FT245BL был выбран в качестве чипа USB - интерфейса.
(2) Модуль DAC предназначен для преобразования цифрового сигнала, выводимого цифровым фильтром, в аналоговый. Кодер выводит цифровые сигналы промежуточной частоты с частотой отбора проб 16.384МГц и полосой пропускания 1536МГц. После того, как DAC преобразуется в аналоговый сигнал, его также необходимо увеличить, фильтровать, а DAB - аналоговый среднечастотный сигнал с пиковым пиком выхода 1В.
Резюме
В этой статье описывается дизайн кодера системы передачи DAB на основе PC и FPGA, программное обеспечение для реализации кодирования канала до модуляции OFDM системы передачи DAB, проверенное в режиме реального времени для кодирования потока данных ETI 2.048 Мбит / с, в то время как скорость передачи данных модулю OFDM на FPGA через интерфейс USB может достигать 320 КБ / с, что соответствует требованиям реального времени. После этого аналоговый сигнал, выводимый модулем DAC, отправляется в передатчик DAB через соединительную головку SMA. На рисунке 4 показана физическая схема кодера системы запуска DAB. Размещение кодировой части канала на ПК оказалось простым и эффективным способом реализации, и реализация кодировой части канала с помощью FPGA станет следующим шагом.
