車載移動電視接收的系統(tǒng)方案
2021-11-23 06:20:05|
來源：網(wǎng)絡(luò) 作者：
在柏林推出的DVB T（地面數(shù)字廣播）數(shù)字電視也已經(jīng)影響到汽車娛樂系統(tǒng)中的電視接收?，F(xiàn)在，汽車電視接收機不僅能夠接收模擬電視信號（它仍將在城市以外的地區(qū)繼續(xù)存在數(shù)年），而且也能夠接收和處理DVB T信號。Hirschmann Electronics已經(jīng)開發(fā)出基于FPGA的“混合電視接收機”，以滿足此類新興的需求。新的混合接收機還采用了改進的分集算法，獲得更好的模擬接收質(zhì)量。 最初規(guī)劃的模擬電視發(fā)射機是面向固定的家庭用戶，在屋頂上安裝定向天線就可以收到清晰的圖像。然而，用于移動電視接收的天線通常安放得都更低。不僅天線高度不一，而且由于接收的信號隨著汽車的運行路線不斷地變化，在這種情況下也無法使用定向天線。另外，由于信號經(jīng)建筑物或其它車輛的散射和折射，接收的信號會相互疊加。這樣會導(dǎo)致信號的損失（Rayleigh幅度分布）。 德國（柏林）第一代DVB T網(wǎng)絡(luò)是為便攜接收而不是移動接收而設(shè)計的。因此，要獲得令人滿意的車內(nèi)電視接收效果需要具有多天線的“分集”系統(tǒng)。例如，使用“掃描分集”技術(shù)，系統(tǒng)自行控制在不同天線之間切換，選擇具有最高接收電平的天線。對于模擬電視，因為視頻和聲音的載波相差5MHz，且受到不同源的干擾，所以可以分別對視頻和聲音進行這種切換。 Hirschmann的接收機為疊加接收信號的模擬電視設(shè)計了一個改良的專用過程。首先掃描信號，然后對時間同步，之后測算每個獨立信號的質(zhì)量。采用這種測試方法確定“權(quán)重因子”。這些權(quán)重因子乘以每個接收信號。這種處理過程得到的信號比單一的最佳接收信號具有更好的信噪比。 DVB T接收機天線采用MRC（最大比值合并）分集。采用這種方式，將最佳的載波信號組合形成輸出信號，即使車輛的運行速度超過100Km/h（60mph）也能確保汽車電視獲得良好的接收質(zhì)量。 頻率分集的作用獨立于天線分集：在接收過程中，Hirschmann混合電視接收機無需對用戶部分作任何操作，就掃描發(fā)射機情況。如果發(fā)現(xiàn)某個信道承載同樣的內(nèi)容，但接收質(zhì)量更好，設(shè)備會自動切換到這個新的信道。這樣用戶就可以在旅行過程中連續(xù)不斷地觀看節(jié)目，而不必當(dāng)汽車經(jīng)過某個發(fā)射臺覆蓋范圍時手動調(diào)諧。 接收機體系 電路框圖是采用三路接收的Hirschmann混合電視接收機示例。雖然系統(tǒng)可以增減可能的接收通道數(shù)量，一般推薦兩至四個通道。接收通道數(shù)量越多會改善接收質(zhì)量，但同時也會增減系統(tǒng)硬件和軟件復(fù)雜性。 調(diào)諧器使用的輸入信號是從集成天線接收到的RF信號――碟形天線通常通過受控放大器接到單獨的調(diào)諧器上。調(diào)諧器是混合調(diào)諧器，可接收任何標準的模擬信號和DVB T信號。對于模擬接收，調(diào)諧器中會集成相應(yīng)的解調(diào)器。在模擬接收過程中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器掃描模擬視頻和音頻信號，將其送往混合接收機的FPGA器件。 在DVB-T接收過程中，編碼正交頻分復(fù)用器（COFDM）解調(diào)器將送出MPEG數(shù)據(jù)流。獨立的COFDM解調(diào)器連接在一起，實現(xiàn)所需的MRC分集，優(yōu)化MPEG數(shù)據(jù)流。MPEG解碼器從MPEG數(shù)據(jù)流中提取出視頻、音頻和數(shù)據(jù)信號。然后這些信號也送往FPGA。MPEG解碼器連接著外部SDRAM存儲器。 用FPGA進行數(shù)字信號處理 所有的數(shù)字信號處理，包括模擬視頻和聲音的天線分集、基帶聲音處理、電文譯碼和其它數(shù)據(jù)內(nèi)容如視頻節(jié)目系統(tǒng)（VPS）、管理和存儲SDRAM存儲器中的這些信息以及通過串口和控制主機通信等，都可以在Altera Cyclone EP1C12 FPGA中完成。Cyclone FPGA不僅提供了邏輯和算術(shù)功能，其中的RAM也可以用于諸如FIFO等功能。 Hirschmann分集接收機的設(shè)計者充分利用Altera的開發(fā)工具，創(chuàng)建支持系統(tǒng)功能所需的復(fù)雜單元。例如，Altera的FIR編譯器能自動生成有限沖激響應(yīng)濾波器（FIR），SOPC Builder工具能生成控制器系統(tǒng)。該控制器包括Nios嵌入處理器，以及RAM、串口和SDRAM控制器。FPGA的配置數(shù)據(jù)存放在EPCS4串行Flash存儲器中，當(dāng)接收機打開時加載到FPGA中。 FPGA處理的圖形數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)模轉(zhuǎn)換器，在電視屏上顯示模擬信號。從FPGA送出的音頻數(shù)字信號送給MOST接收機，然后送給MOST總線。當(dāng)用戶通過MMI輸入控制指令，這些指令也會通過MOST總線發(fā)送給收發(fā)信機。主機控制器和接收機的可配置部分之間進行通信，管理整個系統(tǒng)的控制功能。 低成本的FPGA Hirschmann電視接收機中使用的低成本Cyclone EP1C12器件有12,000多個邏輯單元和234Kbit的嵌入存儲器。該系列中的所有五個器件都有汽車溫度范圍（-40°C至+125°C）的產(chǎn)品。這些器件中的嵌入存儲器由多個4,608bit的存儲塊組成，可以快速地訪問本地的數(shù)據(jù)存儲器資源。每個存儲塊支持多種配置，包括真雙口和單口RAM、ROM和FIFO。由于Cyclone FPGA提供了專用接口，能夠很容易地配置為同DDR-SDRAM或FCRAM通信。該接口具有高達266Mbps的快速可靠的數(shù)據(jù)傳送性能。
