一種DVB-T/H信號強度檢測系統的設計與實現

焦文哲，張 雷，朱 凱，陳 偉

(電子科技大學 電子工程學院，四川 成都611731)

一種DVB-T/H信號強度檢測系統的設計與實現

焦文哲，張 雷，朱 凱，陳 偉

(電子科技大學 電子工程學院，四川 成都611731)

檢測無線視頻傳輸的信號強度，既可以檢測信號質量，還能為信號傳輸選擇最佳可用頻率段。提出了一種基于DSP和MAX2165的DVB-T/H信號強度檢測方法，給出了系統設計方案。該方案先掃描頻段內的信號，將其下變頻到基帶，然后對基帶信號進行功率測量，最后獲得信號強度。測試結果的分析，驗證了該方案的可行性和有效性。

無線視頻傳輸；信號強度；DSP；MAX2165；DVB-T/H；基帶

無線視頻傳輸技術的發展十分迅速，并以其便捷、靈活、成本低等優勢發揮著重要的作用。目前，使用VHF和UHF波段進行無線視頻傳輸的技術主要有歐洲的DVB-T/H，中國的CMMB[1]，日本的ISDB-T/Tb和美國的ATSC等。很多研究機構和公司采用這些技術推出了無線視頻通信產品，但隨著對覆蓋范圍要求的不斷提高，發射機功率也隨之增大。這就對有限的無線信道資源造成了更大的壓力。

面對日益惡化的無線電環境，在無線視頻數據傳輸的過程中，信道傳輸特性不理想和加性噪聲的影響不可避免地會產生誤碼，造成解碼錯誤，導致圖像質量的下降。為了保證無線視頻信號的高質量傳輸，獲取最佳的頻率資源顯得尤為重要。相應的，無線視頻信號檢測設備的發展緩慢，國內有較少的針對無線視頻通信信號的檢測設備，所以數字視頻檢測設備急需發展[2]。本文針對DVB-T/H等主流的移動數字電視標準，提出了一種無線視頻傳輸信號強度的檢測方法。旨在給出一定頻段范圍內信號強度的相對值，為最佳頻率的選擇提供依據。

1 系統方案及實現

1.1 系統總體方案

系統總體結構框圖如圖1所示。無線接收模塊采用MAX2165芯片完成RF信號的接收和下變頻[3]處理等，輸出零中頻[4]基帶信號；功率測量模塊采用AD8361芯片測量無線接收模塊輸出的零中頻基帶信號的功率，輸出的直流信號供A/D模塊采樣；控制模塊和A/D模塊采用DSP芯片TMS320F28027，通過該芯片的模數轉換器實現對功率測量模塊輸出信號的模數轉換，通過控制模塊的內部集成電路總線(I2C)和串行通信接口(SCI)實現無線接收模塊、顯示模塊和A/D模塊間的數據通信；電源模塊采用高效的開關電源芯片RT8259為各模塊提供數字電源，采用低壓線性穩壓器(LDO)芯片XC6210為各模塊提供模擬電源。

圖1 系統總體結構框圖

圖3 ADC采樣時序圖

1.2 系統硬件實現

圖1中無線接收芯片MAX2165是一款直接變頻調諧器，其接收頻率范圍470～780 MHz，最大接收信號強度+13 dBm， 基帶信道寬度可選7 MHz或8 MHz，能滿足絕大多數DVB-T/H信號傳輸參數要求。且采用新型零中頻接收技術來實現下變頻，不經過中頻，直接將信號從RF下變頻到基帶，相比傳統的超外差接收技術，具有中頻頻率為零，不存在鏡像干擾問題等優點[4]。最終輸出7 MHz或8 MHz帶寬的差分I/Q基帶信號。

功率測量模塊框圖如圖2所示，由功率測量芯片AD8361和運算放大器芯片MAX4453組成。分開測量I/Q兩路信號功率，在DSP內求兩路信號采樣結果的平均值，確保測量結果的準確性。MAX4453實現I/Q基帶信號差分輸出到單端輸出的轉化和對功率測量輸出信號的緩沖，保證A/D模塊的輸入信號電平最大值有效。AD8361的最大輸入信號頻率2.5 GHz，最大輸入信號強度1 V(rms)，工作模式選擇地參考模式，使輸入輸出滿足正比關系，比例系數為1/7.5。

圖2 功率測量模塊框圖

DSP芯片TMS320F28027的時鐘頻率60 MHz，具有片載32 kbyte的Flash、6 kbyte的SRAM和一個12位模數轉換器(ADC)。ADC具有16個信號采集通道，兩個采樣保持電路和一個12位轉換器，采樣結果范圍0～212-1。本方案采用軟件觸發，ADCINA7和ADCINB7通道同時采樣I/Q兩路信號的模式，由EOC1 觸發中斷讀取采樣結果寄存器值。ADC采樣時序如圖3所示。根據采樣時序圖可以計算不同采樣頻率(fADCCLK)下的總采樣周期，即采樣周期與A/B兩通道轉換周期之和。最后，DSP芯片通過SCI接口輸出A/D模塊采樣結果到PC端顯示，同時接收PC端顯示模塊發出的掃描指令。

1.3 系統軟件實現

軟件主要包括I2C和SCI接口數據讀寫的控制模塊，以及主機端人機界面軟件。控制程序設計流程如圖4所示，當DSP接收到掃描指令時，把圖5中控制面板里選中的參數通過SCI接口傳遞給DSP，令其根據這些參數值配置MAX2165。首次掃描指令到達時，未被選中的參數按默認值配置。最后通過中斷輸出當前接收信號的參數。如果掃描指令動作未完成，把上次輸入信號頻率加上步長值重新配置為MAX2165接收頻率，進行信號參數提取。否則，再次進入等待掃描指令狀態直到系統斷電。

圖4 控制程序設計流程圖

圖5 主機端顯示模塊人機界面(截圖)

為了方便應用，增加了掉電存儲功能，上電后圖5中控制面板里的參數默認為上次的掃描設置值。實現方法是當燒寫程序到DSP的Flash中時，把Flash的最后一個扇區保留當作EEPROM用，每次修改圖5中控制面板里的參數時存儲這些值到EEPROM中，下次系統上電后讀出[5]。

SCI接口傳輸的數據幀結構包括包頭和字段兩部分。包頭包括起始字、命令字和長度，起始字可任意指定，起到數據幀識別作用；命令字控制讀寫狀態；長度指字段的長度，也是數據包的長度減去包頭的長度。字段由多個標號和子字段構成，每個子字段的長度由其標號指定。這種數據傳輸協議確保了參數修改的靈活性，可以同時修改單個或多個參數。對參數傳輸順序也沒有要求。

I2C接口的數據讀寫協議如圖6和圖7所示。其中ACK信號由設備硬件發出，ADDR信號由引腳電平決定。這種協議可以實現對WRITE REGISTER ADDRESS單一寄存器的讀寫操作或對其后續寄存器的連續讀寫操作。分別應用在MAX2165寄存器配置的第一步和第二步。

STARTWRITEDEVICEADDRESSR/WACKWRITEREGISTERADDRESSACKWRITEDATATOREGISTER00x00ACKWRITEDATATOREGISTER0x01ACK110000[ADDR]00x000x0EACK0xD8STOP

圖6 I2C接口的數據寫協議

圖7 I2C接口的數據讀協議

最后，在Visual Studio 2010上設計了檢測顯示模塊，其界面如圖5所示。首先配置串口設置面板里的參數，點擊“開始”按鈕后串口的當前狀態會顯示在面板下方的長框中，“開始”按鈕也會變成“關閉”按鈕。接著設置控制面板里的參數并選中，點擊“掃描”按鈕后掃描結果以文本文件格式保存，便于查看和分析。圖7中串口設置和控制面板里所示數據為系統默認值。

2 測試結果及分析

對該系統進行驗證，采用2個信號源分別發送頻率為 554 MHz 和570 MHz的8 MHz帶寬視頻信號，然后以4 MHz步長掃描542～578 MHz頻段的信號強度，得到表1所示結果。同樣，可以采用多個信號源發送多個不同頻率視頻信號進行系統可靠性驗證。

從表1測試結果可知，在554 MHz和570 MHz頻點上有較強視頻信號，在546 MHz和562 MHz頻點上有相對較弱的信號。所以，如果在542～578 MHz頻段范圍內，546 MHz和562 MHz頻點就可作為最佳無線視頻傳輸頻率。測試結果表明，該無線視頻信號強度檢測系統達到了預期目的，實現了設計需求。

表1 系統測試結果

信號源頻率信號源帶寬測試頻率/MHz測試帶寬/MHzI/Q采樣值電壓測量值/V554MHz，570MHz8MHz54281360166154681450177055082320283355482160263745588204024915628153018685668136016615708145217729574812701550578810901331

3 總結

針對越來越多的無線視頻傳輸信道被占用的問題，本文提出的基于DSP和MAX2165的DVB-T/H信號強度檢測方法經過實際測試驗證，能夠實現對DVB-T/H信號強度的檢測。通過對檢測結果的分析，可以得到信道傳輸特性相對理想的無線視頻傳輸信道，達到了本文的設計目的，驗證了設計方案的可行性。

[1] 劉麗萍.CMMB與DTMB的應用與監測技術探析[J].內蒙古廣播與電視技術，2014，31(3)：39-41.

[2] 李曉梅.數字化視頻傳輸評測系統的設計與實現[D].北京：北京郵電大學，2011.

[3] 顧彬，李小進，賴宗聲.DVB-T 接收前端下變頻電路設計[J].電視技術，2010，34(1)：40-42.

[4] 楊霏，楊剛.基于零中頻結構的數字電視調制系統研究[J].電視技術，2011，35(12)：25-27.

[5] 任潤柏.TMS 320 F28x源碼解讀[M].北京：電子工業出版社，2010.

焦文哲(1991— )，碩士生，主研數字視頻與音頻技術；

張 雷(1989— )，碩士生，主研圖像傳輸處理；

朱 凱(1988— )，碩士生，主研現代通信中的信號處理；

陳 偉(1976— )，高級工程師，從事高速實時信號處理技術、圖像傳輸處理、現代通信信號處理方向的研究。

責任編輯：閆雯雯

Design and Implementation of DVB-T/H Signal Strength Detection System

JIAO Wenzhe, ZHANG Lei, ZHU Kai, CHEN Wei

(SchoolofElectronicEngineering,UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina,Chengdu611731,China)

Detecting signal strength of wireless video transmission is useful for the monitoring and selection of the best available frequency. A lightweight detection system of DVB-T/H signal strength is proposed based on DSP and MAX2165. In the detection system, the wireless radio frequency signal is down converted to baseband signal. The strength of baseband signal is got by power measurement. Experiments and results show that the lightweight detection system is feasible and effective.

wireless video communication;signal strength;DSP; MAX2165; DVB-T/H; baseband

TN911.73

A

10.16280/j.videoe.2015.19.008

2015-07-08

【本文獻信息】焦文哲，張雷，朱凱，等.一種DVB-T/H信號強度檢測系統的設計與實現[J].電視技術,2015，39(19).