数字电视系统复用器中节目时钟参考（PCR）校正的研究与实现

论文摘要

随着模拟电视向数字电视的转变,数字电视已经成为未来必然的趋势,数字电视广播系统将成为一个数字信号传输平台,不仅使广播电视节目质量得到了显著改善,而且信道资源的利用率也大大提高了。数字电视系统是一个实时传输系统,为了保证系统的正常工作,必须要求接收前端与发送后端的频率和相位一致,但在实际系统中,接收后端的解码器时钟不可能与发送前端的编码器时钟完全同步,为此建立了PCR(Program Clock Reference)节目时钟参考,在数字电视接收前端,由于多路传输流(TS)中的节目时钟参考(PCR)在复用器中复用成一路传输流后,节目时钟参考(PCR)已经不准确,所以,在复用完成后需要对节目时钟参考(PCR)进行校正。本文结合两路传输流在复用器中的实现,进行了节目时钟参考(PCR)校正的研究,得出解决方案,完成了PCR校正的RTL级硬件设计。本文首先介绍了MPEG—2标准协议,分析了数据传输流(TransmissionStream)的帧格式,并且介绍了数字电视前端设备中复用器的功能和作用。本文着重研究了两路传输流在复用器中重新整合成一路传输流(TS)后对节目时钟参考(PCR)的校正,对实现PCR校正进行了功能模块的划分。设计的PCR校正处理单元由接收模块、节目时钟参考处理单元模块、缓冲区模块、流量控制模块、发送模块、串口协议模块6部分组成。对接收模块、缓冲区模块、PCR处理单元模块、流量控制模块、发送模块和串口协议进行了比较详细的结构设计和功能描述,最后完成RTL级硬件实现,用VHDL语言对各模块进行了硬件描述。最后,通过建立测试平台和测试用例,完成了设计各模块的功能仿真和验证,给出了仿真验证结果。系统设计下载到FPGA测试电路板上进行了验证。将校正后的传输流(TS)中的PCR通过串口传到PC机,得到PCR的抖动值,同时用码流分析仪从校正前和校正后的传输流中获取PCR抖动值。测试比较结果表明,硬件实现符合数字电视节目在复用器中对PCR抖动值的范围要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 数字电视系统组成
• 1.3 复用器概述及体系结构
• 1.4 节目时钟参考（PCR）校正在复用器中的作用
• 1.5 本文的研究内容与工作
• 1.6 论文的组织
• 第二章 数字电视MPEG-2标准
• 2.1 MPEG—2标准概述
• 2.2 MPEG—2标准的编码方式
• 2.3 MPEG—2传输流系统层概述
• 2.4 MPEG—2系统层协议规范
• 2.5 PCR在数字电视发送和接收系统中的作用
• 第三章 数字前端复用器的系统结构
• 3.1 复用器的结构设计
• 3.1.1 节目复用器的硬件系统
• 3.1.2 信道复用器的硬件系统
• 3.1.3 空包的定义与填充机制
• 3.1.4 输入传输流的监视
• 3.1.5 复用的几个基本要求
• 3.2 节目时钟参考（PCR）在复用器中的作用
• 3.2.1 时间标记与PTS、DTS
• 3.2.2 音频/视频同步、节目时钟参考（PCR）及其抖动影响
• 3.2.3 节目时钟参考（PCR）校正
• 3.3 复用器系统功能与特点概述
• 3.3.1 复用器系统的主要功能
• 3.3.2 复用器的技术参数
• 第四章 PCR校正的硬件实现
• 4.1 PCR校正系统整体结构硬件设计
• 4.2 接收模块的设计
• 4.2.1 控制串并转换芯片CY78933接口设计
• 4.2.2 接收状态机模块
• 4.3 PCR校正处理单元模块的设计
• 4.4 缓冲区模块的设计
• 4.5 发送模块设计
• 4.5.1 发送模块的结构设计
• 4.5.2 SPI接口模块
• 4.5.3 发送状态机模块
• 4.6 UART接口的设计
• 4.7 其他模块的设计
• 4.7.1 寄存器模块
• 4.7.2 传输流流量控制模块设计
• 4.8 综合与布局布线
• 第五章 PCR校正的仿真与验证
• 5.1 验证平台的建立
• 5.2 仿真结果
• 5.3 整体系统在FPGA电路测试板上验证
• 第六章 结束语
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录