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数字电视是继黑白电视与彩色电视之后的第三代电视,是21世纪的电视技术,代表了未来电视的发展方向。数字压缩编码技术与音视频技术的结合使电视广播以崭新的而貌呈现在人们面前,从根本上提高了图像和声音的质量,并以业务上的灵活性和多样性使消费者获得全新的视听体验。它将改变人们生产、学习、娱乐和交流的方式,使电子信息产业步入一个全新的阶段,创造巨大的经济和社会效益。
本课题主要研究并实现美国ATSC(Advanced Television System Committee,高级电视委员会)标准中地面开路广播传播方式(8-VSB)的发送子系统,主要包括TS(Transport Stream,传输流)接口、信道编码和VSB(Vestigial Side Band,残留边带)调制三部分。由于我国的DMB-T(Terrestrial Digital Multimedia-TelevisionBroadcasting,地面数字多媒体电视广播)标准支持单载波和多载波两种调制方式,因此研究运用单载波调制技术最成熟的ATSC标准对将来开发DMB-T标准的产品很有帮助。
在研究与实现的过程中,首先研读标准明确各模块功能、定位设计中的重点和难点,即数据速率不匹配和使能信号与系统时钟的同步问题:然后本设计立足于FPGA实现,使用3个FIFO(First In First Out,先进先出缓存)和巧妙运用NCO(Numeric Control Oscillator,数控振荡器)解决设计难题,给出切实可行的工作机制和实现架构:最后正确实现ATSC发送子系统。本文的TS接口和信道编码部分解决数据速率匹配问题,工作重点是按照标准的要求正确实现。由于标准仅对输出频谱提出要求,因此在VSB调制部分设计者的自由度较大。本文通过频谱分析与数学推导并举的方式给出抑制下边带的调制方案。在该方案中成形滤波器兼有插值滤波和频谱成形的功能,且同相支路和正交支路使用同一成形滤波器,使得调制器硬件复杂度和设计难度降低。基于VSB调制方案的特点,本文给出了一种成形滤波器的改进方案,实践证明同改进前相比其性能指标不变,节省硬件资源方面有明显提高。
由于条件有限,使用简单、直接的数据比对方式对TS接口和信道编码模块进行了测试、验证,并借助频谱分析仪观测系统的RF输出。经测试,本课题满足设计指标要求。再进一步完善测试环境、改进各模块设计,希望获得更佳的面积、时序和实用性能。