CN104079362A - 一种通用型卫星ts数据流接收装置及应用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通用型卫星TS数据流接收装置，包括：一体化调谐装置与主控装置；一体化调谐装置用于对输入的卫星信号进行调谐、解调和信道解码，生成卫星TS数据流；一体化调谐装置包括调谐单元与解调单元；调谐单元用于对输入的卫星信号进行低噪声放大和滤波生成第二中频信号；解调单元与调谐单元及主控装置连接，由主控装置控制，用于对第二中频信号进行时钟与载波恢复、匹配滤波、解码及能量解扰后输出卫星TS数据流。本发明使芯片开发更加方便，便于应用功能的扩展，使数字广播技术不再局限于原有的音视频广播服务，提供内容更为丰富信息更加广阔的数据业务。本发明还公开了一种通用型卫星TS数据流接收应用系统。

Description

一种通用型卫星TS数据流接收装置及应用系统

技术领域

本发明属于广播数据传输控制领域，尤其涉及一种通用型卫星TS数据流接收装置及应用系统。

背景技术

半个多世纪以来，数字广播技术作为有效的大众信息传输手段，在社会发展和人们的日常生活中起着重要的作用。但由于传统数字广播技术所采用的芯片集成度高，该技术中将解调、解复用、音视频解码等功能集成在一块集成芯片内，导致该芯片的应用功能单一，只能应用于数字电视等广电行业，其功能扩展及新型应用开发带来了诸多不便。

发明内容

本发明为了克服现有技术中由于采用集成芯片使得功能扩展及开发非常不便，且集成芯片制成后所应用的功能仅局限于单一领域等缺陷，提出了一种通用型卫星TS数据流接收装置及应用系统。

本发明提出了一种通用型卫星TS数据流接收装置，包括一体化调谐装置与主控装置；所述一体化调谐装置用于对输入的卫星信号进行调谐、解调和信道解码，生成卫星TS数据流；

其中，所述一体化调谐装置包括调谐单元与解调单元；所述调谐单元用于对输入的卫星信号进行低噪声放大和滤波，生成第二中频信号；所述解调单元与所述调谐单元及所述主控装置连接，其由所述主控装置控制，用于对第二中频信号进行时钟与载波恢复、匹配滤波、解码及能量解扰后输出卫星TS数据流。

本发明提出的通用型卫星TS数据流接收装置中，所述调谐单元包括低噪声放大器、自动增益控制模块、锁相环电路、混频器和IQ低通滤波模块；所述低噪声放大器用于实现对所述卫星信号的低噪声前置放大与滤波；所述自动增益控制模块与所述低噪声放大器连接，用于自动控制所述卫星信号的增益；所述锁相环电路与所述自动增益控制模块连接，用于生成本振信号；所述混频器分别与所述自动增益控制模块以及所述锁相环电路连接，用于对所述本振信号与所述卫星信号进行混频，生成两路第二中频信号；所述IQ低通滤波模块与所述混频器连接，用于对所述第二中频信号进行去扰滤波后输出所述解调单元。

本发明提出的通用型卫星TS数据流接收装置中，所述调谐单元通过内部I2C总线经由所述解调单元与所述主控装置连接，所述主控装置用于设置所述低噪声放大器的接收频率、所述自动增益控制模块的增益，所述锁相环电路的分频比与所述IQ低通滤波模块的截止频率。

本发明提出的通用型卫星TS数据流接收装置中，所述解调单元包括：QPSK解调模块、FEC单元和输出控制模块；所述QPSK解调模块用于所述第二中频信号进行时钟恢复、载波恢复和匹配滤波；所述FEC单元与所述QPSK解调模块连接，用于对所述第二中频信号进行解码和能量解扰，生成卫星TS数据流；所述输出控制模块与所述FEC单元连接，用于对所述卫星TS数据流进行传输控制。

本发明提出的通用型卫星TS数据流接收装置中，所述解调单元内设有寄存器，所述主控装置通过I2C总线向所述寄存器写入参数，由所述寄存器控制所述QPSK解调模块进行所述第二中频信号进行时钟恢复和载波恢复，当所述第二中频信号的时钟和载波锁定后由所述寄存器控制所述FEC模块对所述第二中频信号进行维特比译码，并且所述主控装置通过I2C总线读取所述解调单元的状态寄存器来检测时钟与载波，当所述时钟与载波同步时，所述主控装置控制所述FEC模块中进行卷交织、里德索罗门解码就能量解扰后输出卫星TS数据流。

本发明还提出了一种通用型卫星TS数据流接收应用系统，包括：所述通用型卫星TS数据流接收装置，其用于将卫星信号转换为卫星TS流数据；卫星信号接收装置，其用于接收卫星信号并传输至所述通用型卫星TS数据流接收装置。

本发明提出的通用型卫星TS数据流接收应用系统中，所述卫星信号接收装置中设有高频头，所述卫星信号接收装置从卫星接收信号后，由所述高频头输出第一中频信号作为所述卫星信号传输给所述通用型卫星TS数据流接收装置。

本发明提出的通用型卫星TS数据流接收应用系统中，所述主控装置进一步检测所述卫星信号的增益值，并调节所述卫星信号接收装置的位置使所述增益值保持最大，完成所述卫星信号接收装置准确对准卫星。

本发明通用型卫星TS数据流接收装置及应用系统可以在原有卫星广播数据的结构及其传输方式没有发生改变的情况下，实现卫星TS数据流的获取与输出。

本发明采用以嵌入式芯片为核心的主控装置，嵌入式芯片具有体积小、功耗低、成本低、执行效率高等优点。本发明中主控装置具有嵌入式逻辑结构，调试方便，开发维护成本低，便于应用功能的扩展，克服传统集成芯片应用功能单一的缺陷，使数字广播技术不再局限于原有的音视频广播服务。

本发明的通用型卫星TS数据流接收装置及应用系统采用同轴电缆与其他部件连接，具有良好的功能扩展性与兼容性。

附图说明

图1是本发明中的通用型卫星TS数据流接收应用系统的结构图。

图2是本发明中调谐单元的结构示意图。

图3是本发明中解调单元的结构示意图。

具体实施方式

结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。

如图1所示，本发明通用型卫星TS数据流接收应用系统包括：一体化调谐装置1、主控装置2以及卫星信号接收装置。

一体化调谐装置1其通过同轴电缆与卫星信号接收装置相连，对于输入的卫星信号进行解调接收和信道解码。一体化调谐器装置1包括调谐单元11和解调单元12。调谐单元11用于对输入的卫星信号进行低噪声放大和滤波，生成第二中频信号。解调单元12与调谐单元11及主控装置2连接，其由主控装置2控制，用于对第二中频信号进行时钟与载波恢复、匹配滤波、解码及能量解扰后输出卫星TS数据流。

其中，一体化调谐器装置1可通过编程和内部逻辑电路一次性完成信号解调和信源解码工作，从而节约硬件成本和处理步骤。主控装置2为嵌入式芯片，体积小、功耗低、成本低、执行效率高，其具有嵌入式逻辑结构，调试方便，开发维护成本低，便于应用功能的扩展，克服传统集成芯片应用功能单一的缺陷，使数字广播技术不再局限于原有的音视频广播服务。

本发明中进一步包括供电装置，供电装置分别与一体化调谐装置1及主控装置2连接，对整个装置进行系统供电。供电装置通过稳压滤波等操作，其分别为调谐单元11，解调单元12和主控装置2提供3.3V的直流电压，保障通用型卫星TS数据流接收应用系统的正常工作状态。

卫星信号接收装置将广播卫星传送的电磁波送入高频头。高频头完成低噪声放大和下变频。由于卫星到地面接收地点的距离在36000km左右，因此卫星信号接收装置接收的信号是十分微弱的，故高频头一定要有相当高的增益，同时为了保证接收的质量，高频头内部产生的噪声一定得非常小。在高频头的内部设有低噪声放大器(LNA)，它产生的噪声很小，同时又具备足够高的增益，从而兼顾了低噪声和高增益两方面的要求。经过卫星信号经高频头下变频后变为第一中频信号，其频率范围是950-2150MHz。获取的第一中频信号通过同轴电缆传送到通用型卫星TS数据流接收装置。

第一中频信号首先送入通用型卫星TS数据流接收装置的调谐单元11中。如图2所示，调谐单元11包括：低噪声放大器111、自动增益控制模块112、锁相环电路113、混频器114和IQ低通滤波模块115。低噪声放大器111用于实现对卫星信号的低噪声前置放大与滤波。自动增益控制模块112与低噪声放大器111连接，用于自动控制卫星信号的增益。锁相环电路113与自动增益控制模块112连接，用于生成本振信号。混频器114分别与自动增益控制模块112以及锁相环电路113连接，用于对本振信号与卫星信号进行混频，生成两路第二中频信号。IQ低通滤波模块115与混频器114连接，用于对第二中频信号进行去扰滤波后输出解调单元12。

低噪声放大器111用来接收来自卫星信号接收装置传输的数字信号。该数字信号为卫星信号接收装置中高频头输出的950～2150MHz的第一中频信号。低噪声放大器111对第一中频信号进行低噪声前置放大和滤波，然后送往混频器114。

由低噪声放大器111进行前置放大后输出的第一中频信号在混频器114中与锁相环电路113产生的本振频率混合，产生解调单元12所需要的频率为479.5MHZ的第二中频信号。

其中，在锁相环电路113的输出端有一个90度移相器，锁相环电路113输出二路信号，一路经过90度移相器，一路不经过90度移相器，上述两路信号进入混频器114；与此对应，混频器114的输出信号亦是相位相差90度的两路中频信号，即表示同相位的中频信号I和表示正交相位的中频信号Q。中频信号I与中频信号Q经过IQ低通滤波模块115输出。

如图3所示，解调单元12包括：QPSK解调模块121、FEC单元122和输出控制模块123。QPSK解调模块121用于第二中频信号进行时钟恢复、载波恢复和匹配滤波。FEC单元122与QPSK解调模块121连接，用于通过去交织器、维特比解码、里德所罗门解码与能量解扰器对第二中频信号进行卷交织、解码和能量解扰，生成卫星TS数据流。输出控制模块123与FEC单元122连接，用于对卫星TS数据流进行传输控制。

解调单元12在进行信号解调时，由调谐单元11输出的中频信号I和中频信号Q以固定采样速率输入到解调单元12中的载波恢复环路。当载波频率接近输入信号频率时，载波信号进入相位锁定范围，环路达到锁定状态实现载波捕获。载波恢复环路通过捕获载波和跟踪载波相位完成载波恢复，解调出基带信号。

解调单元12输出的数据信号经匹配滤波器滤波后，经过维特比解码和里德-索罗门解码，产生以188个字节为一块的数据码流，数据码流在能量解扰器中经过伪随机序列进行解扰处理后，输出符合MPEG-2标准的传输码流，也即最终需要获取的卫星TS数据流。

本发明中的主控装置2为ARM7嵌入式芯片。ARM7芯片通过I2C总线控制调谐单元11和解调单元12，驱动一体化调谐装置1输出卫星TS数据流。主控装置2进一步检测卫星信号的增益值，并调节卫星信号接收装置的位置使增益值保持最大，完成卫星信号接收装置准确对准卫星。

调谐单元11的I2C总线是和解调单元12的I2CRPT寄存器的管脚相连的。实现时按照I2C的协议标准在I2CRPT寄存器管脚上模拟SCL和SDA的时序发送到I2C寄存器管脚上。具体值则有标准的I2C配置写入，即主控装置2通过I2C总线写入。主控装置2通过I2C总线操作解调单元12的I2CRPT来控制调谐单元11，通过I2C总线对解调单元12的寄存器进行读写操作，最终使进入一体化调谐装置1的第一中频信号转变为卫星TS数据流输出。

具体地，在进行TS数据流获取时，主控装置2首先通过I2C总线将所有寄存器写入特定的值，对一体化调谐器1进行初始化。主控装置2将I2CRPT寄存器的最高位置，打开I2CRPT，从而通过解调单元12间接控制调谐单元11。在进行信号谐调时，主控装置2通过I2C总线写操作，依次向一体化调谐装置1设置低噪声放大器111的接收频率、自动增益控制模块112的增益，锁相环电路113的分频比与IQ低通滤波模块115的截止频率。待调谐单元11的各项参数设置完成后，关闭I2CRPT。之后，主控装置2对解调单元12中QPSK解调模块的时钟恢复环路和载波恢复环路的参数进行设置，通过I2C总线读取时钟锁定寄存器和载波锁定寄存器的值可判定时钟和载波是否锁定。当时钟锁定寄存器和载波锁定寄存器的标志位都置1时可判定时钟和载波已经锁定。锁定后，主控装置2将自动扫描控制寄存器开始进行细扫描操作。主控装置2可通过读取状态寄存器的值来判定扫描结果，当状态寄存器的LK位置1时，说明装置已锁定同步字节，信号同步后，再经过解调单元12中的解码和能量解扰操作，卫星TS数据流就可以以串行或并行的方式输出。

本发明通用型卫星TS数据流接收应用系统在接收到卫星TS数据流后，可不经过解码等传统操作，可根据具体需求，对获取到的卫星TS数据流进行PID过滤，提取PSI/SI信息或其他有用的数据信息。也可将卫星TS数据流回传至主控装置2进行后续功能扩展应用等。

实施例1：

某渔业公司拥有多艘海洋捕捞作业渔船，渔业公司拟加强对渔船海上作业的监管调度，并实时下达指令。由于距离和通信媒介限制，海上通信绝大多数依靠卫星通信。卫星通信具有覆盖范围广，传输数据量大等特点。众多用户共用通信卫星，但并不是所有的数据都是有效信息。海上作业人员可利用本发明首先进行AGC值的获取，并根据AGC的值确保接收设备已准确对星。利用本发明成功获取到卫星TS数据流，海上作业人员可对获取到的卫星TS数据流进行PID过滤，提取卫星TS数据流中的有效信息，并过滤其他无效信息。通过本发明装置应用，渔业公司可快速对下属所有船只下达命令和调度信息，实时性强，对提高信息的有效性和实时性具有显著的效果。本发明装置应用具有安装方便、成本低、易操作、可扩展性强等显著优点。

本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (8)

1.一种通用型卫星TS数据流接收装置，其特征在于，包括一体化调谐装置(1)与主控装置(2)；

所述一体化调谐装置(1)用于对输入的卫星信号进行调谐、解调和信道解码，生成卫星TS数据流；

其中，所述一体化调谐装置(1)包括调谐单元(11)与解调单元(12)；所述调谐单元(11)用于对输入的卫星信号进行低噪声放大和滤波，生成第二中频信号；所述解调单元(12)与所述调谐单元(11)及所述主控装置(2)连接，其由所述主控装置(2)控制，用于对第二中频信号进行时钟与载波恢复、匹配滤波、解码及能量解扰后输出卫星TS数据流。

2.如权利要求1所述的通用型卫星TS数据流接收装置，其特征在于，所述调谐单元(11)包括低噪声放大器(111)、自动增益控制模块(112)、锁相环电路(113)、混频器(114)和IQ低通滤波模块(115)；

所述低噪声放大器(111)用于实现对所述卫星信号的低噪声前置放大与滤波；

所述自动增益控制模块(112)与所述低噪声放大器(111)连接，用于自动控制所述卫星信号的增益；

所述锁相环电路(113)与所述自动增益控制模块(112)连接，用于生成本振信号；

所述混频器(114)分别与所述自动增益控制模块(112)以及所述锁相环电路(113)连接，用于对所述本振信号与所述卫星信号进行混频，生成两路第二中频信号；

所述IQ低通滤波模块(115)与所述混频器(114)连接，用于对所述第二中频信号进行去扰滤波后输出所述解调单元(12)。

3.如权利要求2所述的通用型卫星TS数据流接收装置，其特征在于，所述调谐单元(11)通过内部I2C总线经由所述解调单元(12)与所述主控装置(2)连接，所述主控装置(2)用于设置所述低噪声放大器(111)的接收频率、所述自动增益控制模块(112)的增益，所述锁相环电路(113)的分频比与所述IQ低通滤波模块(115)的截止频率。

4.如权利要求1所述的通用型卫星TS数据流接收装置，其特征在于，所述解调单元(12)包括：QPSK解调模块(121)、FEC单元(122)和输出控制模块(123)；

所述QPSK解调模块(121)用于所述第二中频信号进行时钟恢复、载波恢复和匹配滤波；

所述FEC单元(122)与所述QPSK解调模块(121)连接，用于对所述第二中频信号进行解码和能量解扰，生成卫星TS数据流；

所述输出控制模块(123)与所述FEC单元(122)连接，用于对所述卫星TS数据流进行传输控制。

5.如权利要求4所述的通用型卫星TS数据流接收装置，其特征在于，所述解调单元(12)内设有寄存器，所述主控装置(2)通过I2C总线向所述寄存器写入参数，由所述寄存器控制所述QPSK解调模块(121)进行所述第二中频信号进行时钟恢复和载波恢复，当所述第二中频信号的时钟和载波锁定后由所述寄存器控制所述FEC模块(122)对所述第二中频信号进行维特比译码，并且所述主控装置(2)通过I2C总线读取所述解调单元(12)的状态寄存器来检测时钟与载波，当所述时钟与载波同步时，所述主控装置(2)控制所述FEC模块(122)中进行卷交织、里德索罗门解码就能量解扰后输出卫星TS数据流。

6.一种通用型卫星TS数据流接收应用系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-5之任一项所述的通用型卫星TS数据流接收装置，其用于将卫星信号转换为卫星TS流数据；

卫星信号接收装置，其用于接收卫星信号并传输至所述通用型卫星TS数据流接收装置。

7.如权利要求6所述的用型卫星TS数据流接收应用系统，其特征在于，所述卫星信号接收装置中设有高频头，所述卫星信号接收装置从卫星接收信号后，由所述高频头输出第一中频信号作为所述卫星信号传输给所述通用型卫星TS数据流接收装置。

8.如权利要求6所述的用型卫星TS数据流接收应用系统，其特征在于，所述主控装置(2)进一步检测所述卫星信号的增益值，并调节所述卫星信号接收装置的位置使所述增益值保持最大，完成所述卫星信号接收装置准确对准卫星。