電視直播系統(tǒng)數(shù)字信號(hào)處理平臺(tái)設(shè)計(jì)

鐘 丹

（北流電視臺(tái)，廣西 北流 537400）

1 電視直播系統(tǒng)數(shù)字信號(hào)處理平臺(tái)設(shè)計(jì)基本要求

平臺(tái)設(shè)計(jì)，最基本的要求是獨(dú)立作業(yè)能力，并且能夠在特殊作業(yè)環(huán)境中，針對(duì)不同的信號(hào)特點(diǎn)，高性能、低功耗、高可靠、方便易用地處理各種信號(hào)，其基本的設(shè)計(jì)要求如下：

1.1 高性能要求

隨著信號(hào)處理作業(yè)環(huán)境的日益復(fù)雜，探測(cè)背景的噪音也越來(lái)越多，對(duì)信號(hào)處理能力的要求，是能夠克服克服外界各種干擾，滿足信號(hào)處理對(duì)計(jì)算量的需求。

1.2 低功耗要求

信號(hào)處理平臺(tái)通常采用電池供電的模式，但平臺(tái)的內(nèi)部系統(tǒng)復(fù)雜，要求在設(shè)計(jì)平臺(tái)的時(shí)候，選擇低功耗的元件，并事前制定高效的電源管理方案，結(jié)合試驗(yàn)的結(jié)果，對(duì)平臺(tái)各個(gè)內(nèi)部系統(tǒng)的功耗進(jìn)行有效控制。

1.3 高可靠性要求

信號(hào)處理平臺(tái)具有獨(dú)立性作業(yè)的要求，對(duì)平臺(tái)的可靠性要求比較高，即在獨(dú)立的環(huán)境狀態(tài)之下，以非滿載狀態(tài)作業(yè)，采用分級(jí)管理方法，嚴(yán)格監(jiān)測(cè)值班電路產(chǎn)生的信號(hào)處理影響，避免系統(tǒng)出現(xiàn)崩潰。

1.4 方便易用要求

信號(hào)處理平臺(tái)內(nèi)部系統(tǒng)復(fù)雜，而可能需要同時(shí)執(zhí)行各種信號(hào)處理任務(wù)，因此在布線的時(shí)候，需要綜合考慮同步作業(yè)操作和維護(hù)的難易程度，利用現(xiàn)有的試驗(yàn)設(shè)備，完成各種數(shù)據(jù)采集的任務(wù)。

以上的四點(diǎn)電視直播系統(tǒng)數(shù)字信號(hào)處理平臺(tái)設(shè)計(jì)基本要求，是平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合考慮的因素，也是構(gòu)成數(shù)字信號(hào)處理平臺(tái)的基本要求，缺一不可。

2 電視直播系統(tǒng)數(shù)字信號(hào)處理平臺(tái)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

為了順利實(shí)現(xiàn)電視直播系統(tǒng)信號(hào)處理平臺(tái)的高性能、低功耗、高可靠性、方便易用等基本要求，需要兼顧以下幾方面的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

2.1 總體任務(wù)布置

電視直播系統(tǒng)信號(hào)處理平臺(tái)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是進(jìn)行某種環(huán)境的目標(biāo)信號(hào)探測(cè)，平臺(tái)需要具有信號(hào)處理和數(shù)據(jù)通信的功能，屬于協(xié)同完成的綜合平臺(tái)。其中信號(hào)處理平臺(tái)包括工作平臺(tái)和通信浮標(biāo)，而工作平臺(tái)又由通信節(jié)點(diǎn)和顯控平臺(tái)組形成，通過(guò)接插件和高耐壓電纜將各個(gè)通信節(jié)點(diǎn)與接收機(jī)、電池和底板等連接起來(lái)，完成遠(yuǎn)距離的通信數(shù)據(jù)處理工作。具體的作業(yè)信號(hào)處理流程是安置兩部交換機(jī)于無(wú)線網(wǎng)橋和信號(hào)處理節(jié)點(diǎn)之間，各個(gè)信號(hào)處理節(jié)點(diǎn)的處理信號(hào)通過(guò)交換機(jī)轉(zhuǎn)移到另外一部交換機(jī)，最后通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋進(jìn)行傳送。電視直播系統(tǒng)信號(hào)處理平臺(tái)總體設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)考慮平臺(tái)的通用性和易用性，因此設(shè)計(jì)的時(shí)候要求采用統(tǒng)一的設(shè)計(jì)方案，以便進(jìn)行維護(hù)和使用。

2.2 平臺(tái)通信設(shè)計(jì)

電視直播系統(tǒng)信號(hào)處理平臺(tái)分為多種作業(yè)模式，在進(jìn)行平臺(tái)通信設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要兼顧眾多的節(jié)點(diǎn)，信號(hào)處理平臺(tái)通信方式有四種設(shè)計(jì)方案，第一種是有線網(wǎng)絡(luò)，適用于200m近距離無(wú)障礙信號(hào)處理，其信號(hào)通信的速率是100Mbps；第二種是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，適用于中距離10km通信，其信號(hào)通信的速率是54Mbps；第三種是特殊通信，適用于1-10km的通信，其信號(hào)通信的速率是1kbps以下；第四種是衛(wèi)星通信，適用于100km以上遠(yuǎn)距離通信，鑒于節(jié)點(diǎn)之間的分布距離比較遠(yuǎn)，要求用透明的無(wú)線網(wǎng)橋進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，通過(guò)制定標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，確定具體的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)速度，可設(shè)置4根100Mbps標(biāo)準(zhǔn)的傳輸線，以及提供多播、廣播、不可靠信息傳送等網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，以及結(jié)合其他通信的方式，提高平臺(tái)通信的靈活性。

2.3 平臺(tái)監(jiān)控設(shè)計(jì)

由于電視直播系統(tǒng)信號(hào)處理處于遠(yuǎn)距離的獨(dú)立狀態(tài)，為了確保信號(hào)處理的完整性和安全性，需要結(jié)合信號(hào)處理環(huán)境的特征，設(shè)計(jì)可靠的監(jiān)控平臺(tái)。信號(hào)處理監(jiān)控平臺(tái)，需要制定完善的電源管理系統(tǒng)，確保信號(hào)處理節(jié)點(diǎn)的可靠性，其中信號(hào)處理節(jié)點(diǎn)的電源工作模式分為三種：第一種是停機(jī)模式，在節(jié)點(diǎn)不需要長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)的時(shí)候，關(guān)閉信號(hào)處理節(jié)點(diǎn)的電源；第二種是待機(jī)模式，在信號(hào)處理任務(wù)與任務(wù)的間隙，暫時(shí)性停止DSP的工作，直到APM中斷被網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)觸發(fā)的時(shí)候，才恢復(fù)節(jié)點(diǎn)工作電流的作業(yè)狀態(tài)；第三種是工作模式，即各個(gè)節(jié)點(diǎn)在執(zhí)行信號(hào)處理任務(wù)的時(shí)候，保持各個(gè)節(jié)點(diǎn)元件的工作電流保持在330-390mA之間。總之，電視直播系統(tǒng)信號(hào)處理平臺(tái)監(jiān)控的可靠性設(shè)計(jì)，需要滿足平臺(tái)程序運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控的需求，可以采用分級(jí)管理的方式，利用局域網(wǎng)和多臺(tái)三端口交換機(jī)，形成信號(hào)處理節(jié)點(diǎn)的獨(dú)立監(jiān)控平臺(tái)。

2.4 其他設(shè)計(jì)

除了以上的平臺(tái)設(shè)計(jì)內(nèi)容，電視直播系統(tǒng)信號(hào)處理平臺(tái)的硬件和軟件也是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)所在。硬件方面分為信號(hào)處理節(jié)點(diǎn)硬件、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)硬件、監(jiān)控系統(tǒng)硬件、平臺(tái)值班系統(tǒng)硬件、平臺(tái)底板硬件設(shè)計(jì)幾種，需要通過(guò)選型核心器件、交換機(jī)芯片，以及其他系統(tǒng)器件等，結(jié)合信號(hào)監(jiān)測(cè)的環(huán)境特點(diǎn)，整體規(guī)劃信號(hào)處理節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、監(jiān)測(cè)平臺(tái)等設(shè)計(jì)思路。軟件方面則包括嵌入式LINUX系統(tǒng)、APM系統(tǒng)功能軟件、DSP系統(tǒng)通信程序、MSP430電源管理和其他網(wǎng)絡(luò)程序等，在基于硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，以及結(jié)合信號(hào)處理具體需求的同時(shí)，進(jìn)行軟件的修改、移植、程序?qū)崿F(xiàn)、數(shù)據(jù)收發(fā)控制等。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電視直播系統(tǒng)數(shù)字信號(hào)處理平臺(tái)要求有獨(dú)立性的作業(yè)能力，并且能夠在特殊作業(yè)環(huán)境中，針對(duì)不同的信號(hào)特點(diǎn)，高性能、低功耗、高可靠、方便易用地處理各種信號(hào)，是平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合考慮的因素，也是構(gòu)成數(shù)字信號(hào)處理平臺(tái)的基本要求。在設(shè)計(jì)平臺(tái)的時(shí)候，需要布置總體任務(wù)，重點(diǎn)考慮平臺(tái)的通用性和易用性，同時(shí)做好通信、監(jiān)控和其他平臺(tái)設(shè)計(jì)工作，以順利實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理平臺(tái)的高性能、低功耗、高可靠性、方便易用等基本要求。

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