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数字视频信号的长线传输

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:在实时显示彩色数字视频信号时,通常要求数据传输通道具有很高的带宽和有效的传输距离。因此在设计和构建这些高速率的数据传输通道的,不但要选择合理的传输形式,而且要对数据的编码、解码、并串转换、驱动、接口等电路进行认真的研究,以达到最佳的配合。介绍的串行传输技术是最近的设计成果,可以广泛地应用于海量数据的有线传输。

    关键词:差分接口 并转串/串转并 PLL LVDS-PECL

大屏幕平板显示系统,如LED大屏幕显示系统,广泛地应用于信息发布领域和公用事业。2008年将在北京举办的奥运会,更加推出了这一产业的发展。

大屏幕平板显示系统是典型的数字系统,要求动态、实时、清晰稳定地显示图像信息。与通信系统相比,这种系统更关心实时地把图像数据正确地传输到显示器,将错误的信号忽略掉,所以不要求强大的纠错检错能力和错码重发功能。通常为降低成本、减小时间延迟不宜采用压缩解压缩的方法进行传输。因此这样的传输系统应具有实时、单向传输的特点,要求建立稳定的传输通道。

系统的信号来源一般是计算机显示卡或数字电视信号。以显示卡为例,如果输出640×480、24bit/pixel、60帧/s标准真彩VGA图像时,其输出点时钟达25.175MHz/s,数据位宽为27bit/pixel(考虑Vs、Hs、de)。这样的海量数据,采用并行传输时,将使传输系统十分笨重,需要大量电缆;而采用串行传输时,将使传输系统简化,必要时可以采用几条高速串行通道来实现。

为构建稳定的串行传输系统,需要对信号进行一些特殊的处理,常用的电路模块有:数据的并串转换(serialize/deserialize)、4B/5B(8B/10B)转换、加解扰(scramble/descramble)、电平转换和驱动、接收端的均衡放大(equlize)、PLL、接收端错码检测等。此外,在工程中还要对码速率、传输速率、传输介质进行合理的选择,以满足不同需要。

图1 传输系统基本组成

1 长线传输的基本框图

图1概括了构成数字视频信号长线传输系统的基本组成。按点时钟(PCLK)输入的并行数据,经过编码、并转串、加扰以差分信号的形式输出。其中编码实现4B/5B、8B/10B等编码转换,消除弱码,有助于直流平衡。加扰(scramble)使能量谱均匀分布,避免在某一频段出现能量峰值,减少铜介质传输的电磁辐射。并转串把并行码字转化为高速串行码流。直流平衡就是在编码过程中保证信道中直流偏移为0,电平转化实现不同逻辑接口间的匹配。驱动则对传输信号的能量进行放大,并根据物理介质的要求进行码型调整。均衡是对信道损失进行补偿并滤除噪声。

可以采用不同的传输介质进行传输,铜介质(同轴,双绞线),光介质(单模,多模光纤)。在采用光传输时,图1中加解扰模块可以略去不用。有效传输距离与码速率、介质、接口、环境有关,所以应按照不同电缆、不同速率、不同长度时的衰耗以及端口的门限估算传输距离。

建立一个稳定的传输系统,一般具有如下的要求:

(1)合理的系统方案设计、选择;

(2)发射端、接收端建立稳定的PLL同步链路;

(3)不同高速逻辑电平的相互配合;

(4)正确的传输方式和耦合方式;

(5)合理的PCB设计。
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2 选择合理的方案

根据显示系统的不同要求,选择合理的技术措施,是构成传输系统的关键。

(1)确定数据传输宏观参数

根据系统传输的总的码速率以及传输长度的要求,来确定并行或串行传输通道数量。如果采用串行通道,确定每个通道的码速率和有效传输距离。传输通道的传输距离与介质、码速率、接口电平门限有关,可参阅有关表格。下面给出一个估算公式:

S≤[10lg(Po/Pi)]/Ap(光传输)

S≤[G+20lg(Uot/Uit)]/Au(铜介质)

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