[发明专利]一种MODIS中频数字信号接收方法

权利要求书

1.一种MODIS中频数字信号接收方法，对从射频端变频得到的中频信号进行QPSK数字解调、Viterbi译码、帧同步、解交织和RS解码后的输出数据到PC端，进行数据格式转换，得到MODIS 0级数据产品；其中，QPSK数字解调及Viterbi译码通过DVB-S解调芯片实现，其特征在于：采用单片机和可编程芯片对DVB-S解调芯片进行控制和扩展，来实现MODIS信号的中频数字信号接收，具体方法是：

(1)选用STV0299B数字解调芯片，它包含两个I、Q输入的A/D转换器，一个多标准的BPSK和QPSK解调器和一个带有Viterbi和RS解码的前向纠错单元；

(2)选用MSP430F169单片机通过I2C总线向STV0299B芯片内部的寄存器写控制字，屏蔽掉解交织和(204，188)RS解码；

(3)在STV0299B芯片的输出端连接一个包括(255，223)RS解码的模块，完成帧同步、解交织和RS解码，上述(255，223)RS解码模块通过设置的现场可编程门阵列FPGA来实现，可编程门阵列FPGA选用XC3S2000芯片，通过软件ISE，编写VerilogHDL语言程序，经过仿真、配置、下载到芯片内部，XC3S2000芯片内部包括数据帧同步模块、解交织模块和(255，223)RS解码模块，定义XC3S2000芯片的I/O引脚为：

input[7:0]：8路并行输入信号，接STV0299B的数据输出；

clk：驱动时钟，接STV0299B的时钟输出；

output[7:0]：8路并行输出信号，输出解码后的MODIS数据。

2.根据权利要求1所述的MODIS中频数字信号接收方法，其特征在于：从STV0299B输出的Viterbi译码数据的帧同步是利用同步码1ACFFC1DH的自相关性确定帧的同步位置，从而将位流转换成字节流，并将帧同步后的交织数据并行输入解交织器和RS码解码器，为了寻找数据包的有效帧头，采用帧同步标志位的检测状态机即状态转移图来控制，根据检测到的不同触发条件来进行状态的转移，定义检测状态机有5个状态：S1、S2、S3、S4、S5，触发条件是同步码的每个字节：1A、CF、FC、1D，检测状态机初始状态在S1，检测数据是否是帧同步标志的第一个字节，如果是，该字节则转向状态S2，在下一个周期，如果检测到帧同步标志的第二个字节则转向到状态S3，反之，则转向状态S1，并重新检测帧同步标志的第一个字节，按照这样的状态转移方式依次进行，直到转向状态S5并在该状态接收一个数据包长度的交织数据，共255个字节，然后转向状态S1，重新开始检测帧同步标志。

3.根据权利要求1所述的MODIS中频数字信号接收方法，其特征在于：解交织采用深度为4的分组解交织，该分组解交织器就是把经过帧处理后的255*4个数据存入4行255列的存储矩阵中，再将存入的编码数据按行顺序写入，同时按列顺序读出，完成解交织；解交织器输出的是255个字节的外码(255，223)RS编码数据，8bit并行输入RS解码器中，RS解码算法分为三步：第一步是由接收到的码字R(x)来计算出伴随式S；第二步是由伴随式找出错误图样E(x)；第三步是由R(x)-E(x)得到最可能发送的码字C(x)，完成解码，RS解码器含有伴随式计算模块、BM算法模块、钱氏搜索模块、Forney计算模块和校正模块，其中：

(1)伴随式计算模块采用嵌套的乘累加运算结构：

Sj=((...(Rn-1α(b0+j-1)+Rn-2)α(b0+j-1)+Rn-3)α(b0+j-1)+...+R1)α(b0+j-1)+R0]]>

式中S_j表示伴随式S(x)的第j位的系数，j＝0...31；R表示解码器输入端接收到的码字，n＝0...254；α表示有限数域的一个本源元；

硬件结构用流水线硬件结构实现，在伴随式计算模块的输入接收到的码字之前，所有的寄存器都要清零，经过255个时钟周期后，表示接收完所有的255个符号码字后，就可以得出全部的32个伴随式，当这32个伴随式全为零，则表示接收到的码字没有误码，当得到的伴随式不全为零，则表示接收的码字中含有误码，接下来就根据这些伴随式来纠正误码；

(2)当32个伴随式都求出以后，通过改进的BM算法来求错误多项式，为了实现流水操作，采用FIR的滤波器结构来实现，在迭代过程中错误多项式Λ(x)多项式的系数除了Λ₀的计算只需要一个乘法器，其它的系数计算则需要2个乘法器和1个加法器，所用的加法器是有限域加法器，将各位的系数进行异或计算，乘法器使用的是有限域乘法器，采用的是变量有限域乘法；

(3)钱氏搜索模块根据改进的BM算法得到的Λ(x)来搜索错误位置，依次将α^-(n-1)，α^-(n-2)，...，α^-1，1依次代入Λ(x)，若Λ(α^-i)＝0，则表示在该位置有误码；

Λ(x)表示求的的错误多项式，α表示有限数域的一个本源元，n＝0...254；

(4)Forney计算模块根据改进的BM算法，在求出等价的错误位置多项式Λ(x)后，通过Ω(x)＝Λ(x)S(x)(modx^2t)，求出错误值计算多项式Ω(x)，Forney算法计算式如下：

Ei=-α-(b0-1)iΩ(α-1)Λ′(α-i)]]>

式中E_i表示求的的第i个码字的错误图样，Λ′(α^-i)表示错误多项式的求导，i＝0...254，

这样就得到了错误图样E，与接收数据R(x)相加即得到解码后的数据，由中频数字接收机得到的解码数据输出，通过接口电路与PC相连，或者连接到后续电路中。