Funpack第五期 ADI PLUTO 无线视频传输
Funpack第五期 ADALM PLUTO 搭建 DVB-T 数字视频广播系统
标签
网络与通信
cjmf
更新2021-02-24
1917

平台简介

ADALM-PLUTO主动学习模块(PlutoSDR)易于使用,有助于向电气工程专业学生介绍软件定义无线电(SDR)、射频(RF)和无线通信的基础知识。该模块针对不同层次和背景的学生而设计,可同时用于教师辅导和自主学习,旨在帮助学生在攻读理学、技术或工程学位时为真实世界中的RF和通信技术打下基础。

PlutoSDR 与主机配合使用时,充当便携式实验室,可增强课堂学习。MATLAB®和Simulink®是由PlutoSDR支持的两个主要软件包,它提供直观的图形用户界面 (GUI),让学生可以更快学会,更巧妙地开展工作并探索更多知识。

PlutoSDR 具有独立的接收和发射通道,可在全双工模式下工作。主动学习模块可以在 325 MHz 至 3800 MHz 频率范围内以最高每秒 61.44MSPS 产生或捕获 RF 模拟信号。PlutoSDR 非常小,可装在衬衣口袋中,完全独立自足且由配有默认固件的 USB 供电。由于 PlutoSDR 通过 libiio 驱动程序启动,因此它支持 OS X®、Windows® 和 Linux®,可让学生在多台设备上学习和探索。

开发环境

  • GNU Radio 3.7

本项目使用 GNU Radio 内置的组件来连接实现功能。

本期任务

通过 ADALM-PLUTO 搭建一个 DVB-T 数字视频广播系统 题目的基本要求:

  • 可以发射 H.264 编码的视频文件

  • 接收通道接收到信号后进行解码,并通过 ffmpeg 播放

程序流程

程序分成三部分:发送,接收和流播放。

  1. 发送

    由 ts 文件生成 send.bin 。当然也可以直接用 Pluto 发射。考虑到发射效率问题,就先存储发射内容到文件。在 dvbt_tx.grc 预留了 Pluto 接口,右键启用即可。

  2. 接收

    send.bin 文件生成 testout.ts 。当然也可以直接用 Pluto 接收。在 dvbt_rx.grc 预留了 Pluto 接口,右键启用即可。

    • 注:为了更好的模拟真实环境,增加了一个噪声源。

实现思路

因为 DVB-T 已经被规范化,所以相关的文档比较好找。

DVB-T采用前向纠错(FEC)(包括内码交织、内码卷积编码、外码交织、外码RS编码)和能有效消除多径干扰的正交频分复用技术(COFDM)和格雷码映射4/16/64QAM调制等进行信道处理。然后在原来用于模拟的6MHZ、7MHZ和8MHZ的频带内发送数字电视节目。DVB-T发送的比特率是可变的。例如:在6MHZ频带可在3.7-23.8Mbit/s比特率之间进行选择; 在8MHZ频带可在4.9-31.7Mbit/s比特率之间进行选择以适应不同的接收环境(如移动接收应适当降低发送的码率)。

DVB-T采用COFDM调制器,采用多载波(2000多个或者8000多个)正交复合调制方式,在一个COFDM数据帧中,所有载波上使用一样的格雷码映射的QPSK、16QAM或64QAM调制,调制方式最复杂。

总的来说,发射时经过音视频编码层,服务信息层,基带传输层,信道编码层,射频层。

音视频编码层:使用MPEG1、2等多项标准对模拟音视频信号进行采样和压缩。

服务信息层:使用DVB SI标准产生PSI、SI和EPG等信息服务。

基带传输层:使用ASI(异步串行)、SPI(同步并行)、SSI(同步串行)接口。

信道编码层:使用各种DVB-S、DVB-C、DVB-T信道编码。

射频层:使用卫星、CATV(有线电视网)、SFN(单频网)、Internet等进行信号传送。

接收时相反就可以了。

  1. 发送

    能量分散-->里德所罗门编码器-->卷积交织器-->内置编码器-->位内部交织器-->符号交织器-->DVB-T映射器-->参考信号发生器-->添加循环前缀并对OFDM符号执行脉冲整形-->输入*复数常数-->重采样多相FIR滤波器-->发射

    FpTuoildgAwoJLfUwOvyY1B9Hsoz

  2. 接收

    把发射的过程倒过来。

    FgcKg9B-qk7KGPkmEtl4qxT7Z849

  3. 流播放

    流播放是最简单的一步。用 Potplayer 打开正在传输的 testout.ts。因为 ffplay 功能不是很强,进度条之类的也不是很完善,就采用 Potplayer 来实现。

后记

感谢硬禾团队提供的帮助,也感谢做出 GNU Radio 的开发者团队。使用 GNU Radio 可以无需考虑编码的内部是如何实现的,也无需解决与硬件之间的交互问题,一定程度上降低了复杂度。

附件下载
DVB-T.zip
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