一种DVB-T/H信号强度检测系统的设计与实现

焦文哲，张 雷，朱 凯，陈 伟

(电子科技大学 电子工程学院，四川 成都611731)

一种DVB-T/H信号强度检测系统的设计与实现

焦文哲，张 雷，朱 凯，陈 伟

(电子科技大学 电子工程学院，四川 成都611731)

检测无线视频传输的信号强度，既可以检测信号质量，还能为信号传输选择最佳可用频率段。提出了一种基于DSP和MAX2165的DVB-T/H信号强度检测方法，给出了系统设计方案。该方案先扫描频段内的信号，将其下变频到基带，然后对基带信号进行功率测量，最后获得信号强度。测试结果的分析，验证了该方案的可行性和有效性。

无线视频传输；信号强度；DSP；MAX2165；DVB-T/H；基带

无线视频传输技术的发展十分迅速，并以其便捷、灵活、成本低等优势发挥着重要的作用。目前，使用VHF和UHF波段进行无线视频传输的技术主要有欧洲的DVB-T/H，中国的CMMB[1]，日本的ISDB-T/Tb和美国的ATSC等。很多研究机构和公司采用这些技术推出了无线视频通信产品，但随着对覆盖范围要求的不断提高，发射机功率也随之增大。这就对有限的无线信道资源造成了更大的压力。

面对日益恶化的无线电环境，在无线视频数据传输的过程中，信道传输特性不理想和加性噪声的影响不可避免地会产生误码，造成解码错误，导致图像质量的下降。为了保证无线视频信号的高质量传输，获取最佳的频率资源显得尤为重要。相应的，无线视频信号检测设备的发展缓慢，国内有较少的针对无线视频通信信号的检测设备，所以数字视频检测设备急需发展[2]。本文针对DVB-T/H等主流的移动数字电视标准，提出了一种无线视频传输信号强度的检测方法。旨在给出一定频段范围内信号强度的相对值，为最佳频率的选择提供依据。

1 系统方案及实现

1.1 系统总体方案

系统总体结构框图如图1所示。无线接收模块采用MAX2165芯片完成RF信号的接收和下变频[3]处理等，输出零中频[4]基带信号；功率测量模块采用AD8361芯片测量无线接收模块输出的零中频基带信号的功率，输出的直流信号供A/D模块采样；控制模块和A/D模块采用DSP芯片TMS320F28027，通过该芯片的模数转换器实现对功率测量模块输出信号的模数转换，通过控制模块的内部集成电路总线(I2C)和串行通信接口(SCI)实现无线接收模块、显示模块和A/D模块间的数据通信；电源模块采用高效的开关电源芯片RT8259为各模块提供数字电源，采用低压线性稳压器(LDO)芯片XC6210为各模块提供模拟电源。

图1 系统总体结构框图

图3 ADC采样时序图

1.2 系统硬件实现

图1中无线接收芯片MAX2165是一款直接变频调谐器，其接收频率范围470～780 MHz，最大接收信号强度+13 dBm， 基带信道宽度可选7 MHz或8 MHz，能满足绝大多数DVB-T/H信号传输参数要求。且采用新型零中频接收技术来实现下变频，不经过中频，直接将信号从RF下变频到基带，相比传统的超外差接收技术，具有中频频率为零，不存在镜像干扰问题等优点[4]。最终输出7 MHz或8 MHz带宽的差分I/Q基带信号。

功率测量模块框图如图2所示，由功率测量芯片AD8361和运算放大器芯片MAX4453组成。分开测量I/Q两路信号功率，在DSP内求两路信号采样结果的平均值，确保测量结果的准确性。MAX4453实现I/Q基带信号差分输出到单端输出的转化和对功率测量输出信号的缓冲，保证A/D模块的输入信号电平最大值有效。AD8361的最大输入信号频率2.5 GHz，最大输入信号强度1 V(rms)，工作模式选择地参考模式，使输入输出满足正比关系，比例系数为1/7.5。

图2 功率测量模块框图

DSP芯片TMS320F28027的时钟频率60 MHz，具有片载32 kbyte的Flash、6 kbyte的SRAM和一个12位模数转换器(ADC)。ADC具有16个信号采集通道，两个采样保持电路和一个12位转换器，采样结果范围0～212-1。本方案采用软件触发，ADCINA7和ADCINB7通道同时采样I/Q两路信号的模式，由EOC1 触发中断读取采样结果寄存器值。ADC采样时序如图3所示。根据采样时序图可以计算不同采样频率(fADCCLK)下的总采样周期，即采样周期与A/B两通道转换周期之和。最后，DSP芯片通过SCI接口输出A/D模块采样结果到PC端显示，同时接收PC端显示模块发出的扫描指令。

1.3 系统软件实现

软件主要包括I2C和SCI接口数据读写的控制模块，以及主机端人机界面软件。控制程序设计流程如图4所示，当DSP接收到扫描指令时，把图5中控制面板里选中的参数通过SCI接口传递给DSP，令其根据这些参数值配置MAX2165。首次扫描指令到达时，未被选中的参数按默认值配置。最后通过中断输出当前接收信号的参数。如果扫描指令动作未完成，把上次输入信号频率加上步长值重新配置为MAX2165接收频率，进行信号参数提取。否则，再次进入等待扫描指令状态直到系统断电。

图4 控制程序设计流程图

图5 主机端显示模块人机界面(截图)

为了方便应用，增加了掉电存储功能，上电后图5中控制面板里的参数默认为上次的扫描设置值。实现方法是当烧写程序到DSP的Flash中时，把Flash的最后一个扇区保留当作EEPROM用，每次修改图5中控制面板里的参数时存储这些值到EEPROM中，下次系统上电后读出[5]。

SCI接口传输的数据帧结构包括包头和字段两部分。包头包括起始字、命令字和长度，起始字可任意指定，起到数据帧识别作用；命令字控制读写状态；长度指字段的长度，也是数据包的长度减去包头的长度。字段由多个标号和子字段构成，每个子字段的长度由其标号指定。这种数据传输协议确保了参数修改的灵活性，可以同时修改单个或多个参数。对参数传输顺序也没有要求。

I2C接口的数据读写协议如图6和图7所示。其中ACK信号由设备硬件发出，ADDR信号由引脚电平决定。这种协议可以实现对WRITE REGISTER ADDRESS单一寄存器的读写操作或对其后续寄存器的连续读写操作。分别应用在MAX2165寄存器配置的第一步和第二步。

STARTWRITEDEVICEADDRESSR/WACKWRITEREGISTERADDRESSACKWRITEDATATOREGISTER00x00ACKWRITEDATATOREGISTER0x01ACK110000[ADDR]00x000x0EACK0xD8STOP

图6 I2C接口的数据写协议

图7 I2C接口的数据读协议

最后，在Visual Studio 2010上设计了检测显示模块，其界面如图5所示。首先配置串口设置面板里的参数，点击“开始”按钮后串口的当前状态会显示在面板下方的长框中，“开始”按钮也会变成“关闭”按钮。接着设置控制面板里的参数并选中，点击“扫描”按钮后扫描结果以文本文件格式保存，便于查看和分析。图7中串口设置和控制面板里所示数据为系统默认值。

2 测试结果及分析

对该系统进行验证，采用2个信号源分别发送频率为 554 MHz 和570 MHz的8 MHz带宽视频信号，然后以4 MHz步长扫描542～578 MHz频段的信号强度，得到表1所示结果。同样，可以采用多个信号源发送多个不同频率视频信号进行系统可靠性验证。

从表1测试结果可知，在554 MHz和570 MHz频点上有较强视频信号，在546 MHz和562 MHz频点上有相对较弱的信号。所以，如果在542～578 MHz频段范围内，546 MHz和562 MHz频点就可作为最佳无线视频传输频率。测试结果表明，该无线视频信号强度检测系统达到了预期目的，实现了设计需求。

表1 系统测试结果

信号源频率信号源带宽测试频率/MHz测试带宽/MHzI/Q采样值电压测量值/V554MHz，570MHz8MHz54281360166154681450177055082320283355482160263745588204024915628153018685668136016615708145217729574812701550578810901331

3 总结

针对越来越多的无线视频传输信道被占用的问题，本文提出的基于DSP和MAX2165的DVB-T/H信号强度检测方法经过实际测试验证，能够实现对DVB-T/H信号强度的检测。通过对检测结果的分析，可以得到信道传输特性相对理想的无线视频传输信道，达到了本文的设计目的，验证了设计方案的可行性。

[1] 刘丽萍.CMMB与DTMB的应用与监测技术探析[J].内蒙古广播与电视技术，2014，31(3)：39-41.

[2] 李晓梅.数字化视频传输评测系统的设计与实现[D].北京：北京邮电大学，2011.

[3] 顾彬，李小进，赖宗声.DVB-T 接收前端下变频电路设计[J].电视技术，2010，34(1)：40-42.

[4] 杨霏，杨刚.基于零中频结构的数字电视调制系统研究[J].电视技术，2011，35(12)：25-27.

[5] 任润柏.TMS 320 F28x源码解读[M].北京：电子工业出版社，2010.

焦文哲(1991— )，硕士生，主研数字视频与音频技术；

张 雷(1989— )，硕士生，主研图像传输处理；

朱 凯(1988— )，硕士生，主研现代通信中的信号处理；

陈 伟(1976— )，高级工程师，从事高速实时信号处理技术、图像传输处理、现代通信信号处理方向的研究。

责任编辑：闫雯雯

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

【本文献信息】焦文哲，张雷，朱凯，等.一种DVB-T/H信号强度检测系统的设计与实现[J].电视技术,2015，39(19).