[發(fā)明專利]一種MODIS中頻數(shù)字信號(hào)接收方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110402572.9
• 申請(qǐng)日: 2011-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN102523010A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓瀟;宗鵬;孔維萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B1/16
• 分類號(hào): H04B1/16;H04L27/22
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 奚幼堅(jiān)

1.一種MODIS中頻數(shù)字信號(hào)接收方法，對(duì)從射頻端變頻得到的中頻信號(hào)進(jìn)行QPSK數(shù)字解調(diào)、Viterbi譯碼、幀同步、解交織和RS解碼后的輸出數(shù)據(jù)到PC端，進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，得到MODIS?0級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品；其中，QPSK數(shù)字解調(diào)及Viterbi譯碼通過DVB-S解調(diào)芯片實(shí)現(xiàn)，其特征在于：采用單片機(jī)和可編程芯片對(duì)DVB-S解調(diào)芯片進(jìn)行控制和擴(kuò)展，來(lái)實(shí)現(xiàn)MODIS信號(hào)的中頻數(shù)字信號(hào)接收，具體方法是：

(1)選用STV0299B數(shù)字解調(diào)芯片，它包含兩個(gè)I、Q輸入的A/D轉(zhuǎn)換器，一個(gè)多標(biāo)準(zhǔn)的BPSK和QPSK解調(diào)器和一個(gè)帶有Viterbi和RS解碼的前向糾錯(cuò)單元；

(2)選用MSP430F169單片機(jī)通過I2C總線向STV0299B芯片內(nèi)部的寄存器寫控制字，屏蔽掉解交織和(204，188)RS解碼；

(3)在STV0299B芯片的輸出端連接一個(gè)包括(255，223)RS解碼的模塊，完成幀同步、解交織和RS解碼，上述(255，223)RS解碼模塊通過設(shè)置的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)，可編程門陣列FPGA選用XC3S2000芯片，通過軟件ISE，編寫VerilogHDL語(yǔ)言程序，經(jīng)過仿真、配置、下載到芯片內(nèi)部，XC3S2000芯片內(nèi)部包括數(shù)據(jù)幀同步模塊、解交織模塊和(255，223)RS解碼模塊，定義XC3S2000芯片的I/O引腳為：

input[7:0]：8路并行輸入信號(hào)，接STV0299B的數(shù)據(jù)輸出；

clk：驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘，接STV0299B的時(shí)鐘輸出；

output[7:0]：8路并行輸出信號(hào)，輸出解碼后的MODIS數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MODIS中頻數(shù)字信號(hào)接收方法，其特征在于：從STV0299B輸出的Viterbi譯碼數(shù)據(jù)的幀同步是利用同步碼1ACFFC1DH的自相關(guān)性確定幀的同步位置，從而將位流轉(zhuǎn)換成字節(jié)流，并將幀同步后的交織數(shù)據(jù)并行輸入解交織器和RS碼解碼器，為了尋找數(shù)據(jù)包的有效幀頭，采用幀同步標(biāo)志位的檢測(cè)狀態(tài)機(jī)即狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖來(lái)控制，根據(jù)檢測(cè)到的不同觸發(fā)條件來(lái)進(jìn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)移，定義檢測(cè)狀態(tài)機(jī)有5個(gè)狀態(tài)：S1、S2、S3、S4、S5，觸發(fā)條件是同步碼的每個(gè)字節(jié)：1A、CF、FC、1D，檢測(cè)狀態(tài)機(jī)初始狀態(tài)在S1，檢測(cè)數(shù)據(jù)是否是幀同步標(biāo)志的第一個(gè)字節(jié)，如果是，該字節(jié)則轉(zhuǎn)向狀態(tài)S2，在下一個(gè)周期，如果檢測(cè)到幀同步標(biāo)志的第二個(gè)字節(jié)則轉(zhuǎn)向到狀態(tài)S3，反之，則轉(zhuǎn)向狀態(tài)S1，并重新檢測(cè)幀同步標(biāo)志的第一個(gè)字節(jié)，按照這樣的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方式依次進(jìn)行，直到轉(zhuǎn)向狀態(tài)S5并在該狀態(tài)接收一個(gè)數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度的交織數(shù)據(jù)，共255個(gè)字節(jié)，然后轉(zhuǎn)向狀態(tài)S1，重新開始檢測(cè)幀同步標(biāo)志。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MODIS中頻數(shù)字信號(hào)接收方法，其特征在于：解交織采用深度為4的分組解交織，該分組解交織器就是把經(jīng)過幀處理后的255*4個(gè)數(shù)據(jù)存入4行255列的存儲(chǔ)矩陣中，再將存入的編碼數(shù)據(jù)按行順序?qū)懭耄瑫r(shí)按列順序讀出，完成解交織；解交織器輸出的是255個(gè)字節(jié)的外碼(255，223)RS編碼數(shù)據(jù)，8bit并行輸入RS解碼器中，RS解碼算法分為三步：第一步是由接收到的碼字R(x)來(lái)計(jì)算出伴隨式S；第二步是由伴隨式找出錯(cuò)誤圖樣E(x)；第三步是由R(x)-E(x)得到最可能發(fā)送的碼字C(x)，完成解碼，RS解碼器含有伴隨式計(jì)算模塊、BM算法模塊、錢氏搜索模塊、Forney計(jì)算模塊和校正模塊，其中：

(1)伴隨式計(jì)算模塊采用嵌套的乘累加運(yùn)算結(jié)構(gòu)：

Sj=((...(Rn-1α(b0+j-1)+Rn-2)α(b0+j-1)+Rn-3)α(b0+j-1)+...+R1)α(b0+j-1)+R0]]>

式中S_j表示伴隨式S(x)的第j位的系數(shù)，j＝0...31；R表示解碼器輸入端接收到的碼字，n＝0...254；α表示有限數(shù)域的一個(gè)本源元；

硬件結(jié)構(gòu)用流水線硬件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，在伴隨式計(jì)算模塊的輸入接收到的碼字之前，所有的寄存器都要清零，經(jīng)過255個(gè)時(shí)鐘周期后，表示接收完所有的255個(gè)符號(hào)碼字后，就可以得出全部的32個(gè)伴隨式，當(dāng)這32個(gè)伴隨式全為零，則表示接收到的碼字沒有誤碼，當(dāng)?shù)玫降陌殡S式不全為零，則表示接收的碼字中含有誤碼，接下來(lái)就根據(jù)這些伴隨式來(lái)糾正誤碼；

(2)當(dāng)32個(gè)伴隨式都求出以后，通過改進(jìn)的BM算法來(lái)求錯(cuò)誤多項(xiàng)式，為了實(shí)現(xiàn)流水操作，采用FIR的濾波器結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，在迭代過程中錯(cuò)誤多項(xiàng)式Λ(x)多項(xiàng)式的系數(shù)除了Λ₀的計(jì)算只需要一個(gè)乘法器，其它的系數(shù)計(jì)算則需要2個(gè)乘法器和1個(gè)加法器，所用的加法器是有限域加法器，將各位的系數(shù)進(jìn)行異或計(jì)算，乘法器使用的是有限域乘法器，采用的是變量有限域乘法；

(3)錢氏搜索模塊根據(jù)改進(jìn)的BM算法得到的Λ(x)來(lái)搜索錯(cuò)誤位置，依次將α^-(n-1)，α^-(n-2)，...，α^-1，1依次代入Λ(x)，若Λ(α^-i)＝0，則表示在該位置有誤碼；

Λ(x)表示求的的錯(cuò)誤多項(xiàng)式，α表示有限數(shù)域的一個(gè)本源元，n＝0...254；

(4)Forney計(jì)算模塊根據(jù)改進(jìn)的BM算法，在求出等價(jià)的錯(cuò)誤位置多項(xiàng)式Λ(x)后，通過Ω(x)＝Λ(x)S(x)(modx^2t)，求出錯(cuò)誤值計(jì)算多項(xiàng)式Ω(x)，F(xiàn)orney算法計(jì)算式如下：

Ei=-α-(b0-1)iΩ(α-1)Λ′(α-i)]]>

式中E_i表示求的的第i個(gè)碼字的錯(cuò)誤圖樣，Λ′(α^-i)表示錯(cuò)誤多項(xiàng)式的求導(dǎo)，i＝0...254，

這樣就得到了錯(cuò)誤圖樣E，與接收數(shù)據(jù)R(x)相加即得到解碼后的數(shù)據(jù)，由中頻數(shù)字接收機(jī)得到的解碼數(shù)據(jù)輸出，通過接口電路與PC相連，或者連接到后續(xù)電路中。