专利名称：用于计算机的卫星多媒体数据接收器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于计算机的卫星多媒体数据接收器，属通信技术领域。
自1965年国际卫星通信组织把第一颗“国际通信卫星”(INTELSAT-I)发射进入静止同步轨道并投入国际通信业务以来，卫星通信在国际国内通信和广播电视等领域得到了广泛的应用。随着通信技术、计算机技术和超大规模集成电路技术的发展，卫星通信技术不断改进和提高，卫星通信设备体积越来越小，使用越来越方便。
传统的卫星通信要实现双向通信必须建立双向站。而目前市场所能提供的双向站不能很好地满足应用要求，它们主要有如下几个缺点1、传输效率低。目前的双向站系统主要是基于对称的信道传输方式进行的。而实际网络统计表明，大量的业务流量呈现非对称特性，上行链路容量很大地被浪费，因此双向站的传输效率很低。
2、价格昂贵。目前的卫星Ku波段的双向站都是国外进口，最低价格也在5000美元左右，一旦发生故障，每次的维修费用也很高。在一个卫星通信系统中，用户的量一般都比较大，价格是建网时需要考虑的一个重要因素。
3、设备要求高。卫星运营公司为了防止转发器干扰，对双向站的天线的方向性和极化隔离度提出了很高的要求。为了保证主站能够收到小站的发出的信号，小站天线一般要在1．8～2．4m之间；而在单向传输系统中，只要加大主站的发射功率，可将天线降到1．2m以下，很容易安装。
4、建站环境要求高。目前我国的卫星通信双向站对应用环境要求很高，比如美国休斯公司的个人地球站(PES)要求电源电压为200V~240V，地线要求2欧姆以下，电源不间断，空调环境。这种要求在我国的许多地方都不太容易满足，即使能满足，要求的附加设备的费用也比较多。
鉴于以上因素，近年来国内外开始研制集成度高、价格便宜的卫星单收站，出现了各种形式的产品，有机顶盒和插在计算机中的插卡。特别是随着数字视频广播一卫星DVB-S(Digital Video Broadcast-Satellite)标准的制定，出现了专用大规模集成电路，这极大地提高了系统集成度。目前国内外有多家公司如HughesNetwork System，Scientific Atlanta，台湾阡成视讯都推出了自己基于计算机的产品，它们在一定程度上能够满足要求，但是存在以下几方面问题1、接收数据的最低速率为2M符号率每秒，(见各家产品的说明书)，这对于宽带视频广播而言是合适的，因为一路MPEG-2视频流的一般都在2M比特每秒。但是在多媒体数据广播中数据率可以低于2M比特每秒，而且最低要求带宽太高就意味着系统运营成本提高。通常而言，1MHz带宽的卫星转发器的一年租金大约为40万元人民币，采用现有的卫星接收器必须至少每年投入80万元人民币才能开通运营。在系统开始运营时用户需求都比较小，2MHz带宽有可能浪费。
2、插于计算机中卫星接收器对计算机要求比较高。在国外用户一般使用原装品牌机因此卫星接收器都能正常工作，而在我国大量使用的是兼容机和自己组装的机器，有些计算机不能满足卫星接收器的要求。因此有必要设计出对计算机适用范围广的新型卫星接收器。
本实用新型的目的是设计一种用于计算机的卫星多媒体数据接收器，以降低卫星接收器的最低速率要求，提高卫星接收器的适应能力，从而满足中国国情需求。另外目前符合DVB-S标准的卫星计算机接收器基本都是国外产品，本实用新型设计性能更优，填补了国内空白。
本实用新型设计的用于计算机的卫星多媒体数据接收器，由高频头、解调和信道处理模块、帧同步和地址检测模块、数据缓存模块、PCI总线接口和电源模块组成。其中高频头、解调和信道处理模块为元件U14，用于对从卫星接收下来的L波段信号(950～2150MHz)进行放大、滤波和变频得到两路正交基带信号，并对其进行A／D采样、数字解调、信道译码、去交织和解扰；帧同步和地址检测模块为元件U3，用于对经过解扰的信号进行同步字检测获得帧同步，并检测数据的目的地址；数据缓冲模块为元件U1，用于对自己接收下来的数据进行缓存，供计算机空闲的时候读取；PCI总线接口为元件U4，用于处理计算机同接收器之间的总线接口；接收器电源为元件U10，U11，U12，U8，U7，分别给接收器的其它模块提供相应的电源。
本实用新型的优点为1．最低接收速率为1M符号率每秒。
2．板上电源完全独立设计，有效隔离干扰。
3．可接收符合DVB-S标准的MPEG-2码流。
4．输入信号频率范围L波段950～2150MHz。
5．输入信号电平-25dBm～-65dBm。
6．输入接口F型接头。
7．PCI总线，即插即用。
8．给LNB提供垂直／水平极化电压13／18V。
图1为卫星接收器的功能框图。
图2为高频头、解调和信道处理模块的电路原理图。
图3为高频头的功能框图。
图4为解调和信道处理模块功能框图。
图5为帧结构示意图。
图6为帧同步、地址检测电路原理图。
图7为数据缓存电路原理图。
图8为PCI总线接口电路原理图。
图9为电源模块电路原理图。
以下结合附图详细介绍本实用新型的内容。
如图2、3、4所示，L波段信号首先经过带通滤波器，滤除带外杂波和干扰，然后通过由自动增益控制AGC电压控制的一级放大器放大。信号经过第二级带通滤波器之后进行一次变频，信号转移到中频，再经过相应的带通滤波和AGC控制的二级放大器。第2本振产生两个相互正交的载波，它同二级放大后的信号混频滤波后便得到正交的两路基带信号I和Q。在图2中U8为电源放大器，它为高频头提高18V电源。两路正交基带信号I和Q经过A／D采样成为数字信号，然后QPSK解调。为了保证数据传送的可靠性，必须对数据进行信道编码。在DVB-S标准中，采用的是以卷积码为内码，RS码为外码的级联码。同时为了抗信道中的突发误码，还需要对数据进行交织。因此解调数据首先经过Viterbi卷积译码，编码速率从1／2到7／8可变；然后去交织，这里采用的是交织深度为12的卷积交织；最后经过(204，188)RS译码便可得到基本无误的数据。在数据传输中为了解决01码不对称的问题，通常在传输前对信源进行扰码，相应地我们在最后需要解扰。
如图5所示为经过信道处理解扰之后数据的帧结构，它由同步字、目的地址、数据长度和数据组成。如图6所示，为了实现数据的正确识别，首先要找到同步字，判别其后目的地址是否和本接收器的地址相同，若相同则接收，否则丢弃该数据。由于数据是变长帧，因此需要根据数据长度指示来正确接收其后的数据。
如图7所示，为了实现计算机和卫星接收器能够异步工作，即计算机可以在空闲的时候才从卫星接收器上读取数据，因此我们需要对卫星接收器接收到的数据进行缓冲，这里采用双口RAM，即有两套数据和地址总线分别用于计算机和卫星接收器的读写，并这两套读写能同时操作。缓冲器的管理采用环形队列，它有两个指针，一个是读指针，一个是写指针，分别指示当前读和写的缓冲器的地址。这样当卫星接收器接收到自己需要的数据时，它根据写指针把数据写入缓冲器，并给计算机发出一个中断。计算机不必立即响应中断，它可在自己空闲的时候来读取数据，这样可以减少等待时间，提高效率。
如图8所示，PCI总线接口是卫星接收器和PCI总线接口间的“桥”，它完全符合PCI2．1规范。卫星接收器插在计算机中即插即用，可自动获得系统资源，最大数据传输率133Mbyte／s。
如图9所示，卫星接收器上存在多组电源，包括3．3V，5V，14／18V，30V。由于卫星接收器插在计算机上，所以电源要由计算机供给。而在我国各种计算机电源水平参差不齐，有的电源纹波和杂波很大，这就使得在一些计算机上能够工作的卫星接收器到另外的计算机上就不能工作。所以我们非常小心地设计电源，对每组电源都采取了有效的隔离。每个不同功用的电源要么采用DC／DC变换模块，要么采用稳压模块，这样把每个电源的纹波控制在20毫伏以下，极大地提高了卫星接收器在不同计算机中的适应能力。其中U7，U10，U11为DC／DC变换模块，分别提供30V，18V，5V电源，U12，U13，U15为稳压模块，分别提供3．3V，5V，5V电源。
权利要求1.一种用于计算机的卫星多媒体数据接收器，其特征在于，该接收器由高频头、解调和信道处理模块、帧同步和地址检测模块、数据缓存模块、PCI总线接口和电源模块组成；其中所述的高频头、解调和信道处理模块为元件U14，用于对从卫星接收下来的L波段信号进行放大、滤波和变频得到两路正交基带信号，并对其进行A／D采样、数字解调、信道译码、去交织和解扰；其中所述的帧同步和地址检测模块为元件U3，用于对经过解扰的信号进行同步字检测获得帧同步，并检测数据的目的地址；其中所述的数据缓冲模块为元件U1，用于对自己接收下来的数据进行缓存，供计算机空闲的时候读取；其是所述的PCI总线接口为元件U4，用于处理计算机同接收器之间的总线接口；其中所述的接收器电源为元件U10，U11，U12，U8，U7，分别给接收器的其它模块提供相应的电源。
专利摘要本实用新型涉及一种用于计算机的卫星多媒体数据接收器,由高频头、解调和信道处理模块、帧同步和地址检测模块、数据缓存模块、PCI总线接口和电源模块组成。本实用新型的优点为:最低接收速率为1M符号率每秒,有效隔离干扰,可接收符合DVB－S标准的MPEG－2码流,输入信号频率范围:L波段950～2150MHz,输入信号电平:－25dBm～-65dBm,输入接口:F型接头,PCI总线,即插即用。
文档编号H04B7/15GK2428919SQ0023117
公开日2001年5月2日 申请日期2000年4月7日 优先权日2000年4月7日
发明者王勇前, 马正新, 曹志刚, 杨玉琢 申请人:清华大学