基于AES/EBU-IQ接口的NAVDAT和NAVTEX调制器及其调制方法

技术领域

本发明涉及一种调制器及其调制方法，尤其涉及一种基于AES/EBU-IQ接口的NAVDAT和NAVTEX调制器及其调制方法。

背景技术

NAVTEX系统是为海上航行的船舶播发航行警告、气象警告、气象预报和其它紧急信息的专用广播系统，是全球航行警告业务(WWNWS)的一个组成部分。NAVTEX系统使用的专用频率是518KHz，采用窄带直接印字电报(NBDP)的FEC方式，向沿海航行的船舶播发海上安全信息。海上航行船舶按GMDSS设备的配备要求，都安装了NAVTEX接收机，自动接收并打印播发的海上安全信息。

NAVDAT是一种新型的岸基海上数字广播系统，采用最新数字传输技术，在500kHz上播发海上安全和保安相关信息和其他服务信息。NAVDAT系统可实现A2海区的覆盖，NAVDAT能解决岸-船数字广播，播发格式包括消息、文本、文件或图像，实现海图改正信息等航行相关安全信息的快速推送，并实现与船舶信息系统的无缝连接。NAVDAT可增强海事信息业务能力，是GMDSS现代化和e航海中的关键系统。根据WRC-12次会议，为NAVDAT分配了海上移动服务频率，即495–505kHz，使用多载波频率调制技术。NAVDAT将与目前全球已经长期运行的NAVTEX系统共存，并确保不互相干扰。与NAVTEX相比，NAVDAT采用的多载波频率调制技术提高了频谱利用率，数据率最高可达18kbps，与NAVTEX的50bps相比，提高了360倍。

NAVTEX和NAVDAT设备都工作在中频频段，工作频率接近，NAVDAT是对NAVTEX的补充和替代，未来将有一段时间共存，然而两个设备仍为独立设备，难以推广和推动NAVDAT的普及和发展，如果能统一设备，降低成本，则有利于NAVDAT的推广。NAVTEX的调制器采用的是600欧姆的平衡输出，而NAVDAT调制器采用的是DAC之后的射频信号输出直接驱动发射机；AES/EBU是一种无压缩的数字音频格式，以单向串行码来传送两个声道的高质量数字音频数据；将信息文件内容调制后变为IQ两路信号，其中I和Q数据交错；Q数据跟随I数据，IQ数据利用Aes/Ebu的两个双声道传输，合路成发送信号，解决了数据格式统一的问题。因此，有必要设计一种基于AES/EBU-IQ接口的NAVDAT和NAVTEX调制器及其调制方法，采用AES/EBU数字音频格式，统一数据格式的同时匹配原有的NAVTEX发射机和NAVDAT发射机。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于AES/EBU-IQ接口的NAVDAT和NAVTEX调制器及其调制方法，采用不同的调制算法实现统一的数据格式，满足NAVDAT和NAVTEX的播发，提供多种接口匹配NAVTEX发射机、NAVDAT发射机和中波数字发射机，适用范围广。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种基于AES/EBU-IQ接口的NAVDAT和NAVTEX调制器，包括相连接的CPU模块和FPGA模块，所述CPU模块连接有第一网口和第二网口，所述FPGA模块连接有数模转换接口、数字音频接口和模拟音频接口，所述CPU模块通过第一网口获取原始消息文件，所述CPU模块将原始消息文件调制处理为IQ原始数据并发送到FPGA模块，所述FPGA模块将CPU模块发送的IQ原始数据拆分为数据包并调制为AES/EBU-IQ格式数据；所述数模转换接口将AES/EBU-IQ格式数据转换为模拟信号输出；所述数字音频接口将AES/EBU-IQ格式数据转换为AES/EBU-IQ数字信号输出；所述模拟音频接口将AES/EBU-IQ格式数据转换为600欧姆的音频输出。

进一步地，所述第二网口采用SNMP协议，所述CPU模块通过第二网口与发射机通信，控制发射机并定时从发射机同步发射机状态；所述第一网口采用TCP/IP协议，所述CPU模块通过第一网口与远端控制终端的连接，从远端控制终端获取原始消息文件，并将发射机状态同步给远端控制终端。

进一步地，所述数模转换接口匹配NAVDAT发射机，所述模拟音频接口匹配NAVTEX发射机，所述数字音频接口匹配中波数字发射机。

进一步地，所述CPU模块连接有RAM模块，所述RAM模块存储获取的原始消息文件和调制处理得到的IQ原始数据；所述FPGA模块连接有SDRAM模块，所述SDRAM模块存储IQ原始数据和调制得到的AES/EBU-IQ格式数据。

进一步地，所述FPGA模块连接有GPS模块和TCXO模块，所述GPS模块提供定位信号；所述TCXO模块提供基准时钟信号。

进一步地，所述第一网口和第二网口分别依次通过PHY模块和MAC模块连接到CPU模块。

本发明为解决上述技术问题而采用的另一技术方案是提供一种基于AES/EBU-IQ接口的NAVDAT和NAVTEX调制器的调制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：CPU模块通过第一网口连接远端控制终端获取原始消息文件并存储；S2：CPU模块根据播发模式选择对应的调制方式将原始消息文件调制处理为IQ原始数据并发送到FPGA模块；S3：FPGA模块将CPU模块发送的IQ原始数据拆分为数据包并调制为AES/EBU-IQ格式数据；S4：FPGA模块根据播发模式选择对应的输出接口发送AES/EBU-IQ格式数据。

进一步地，所述播发模式包括NAVDAT模式和NAVTEX模式，所述播发模式为NAVDAT模式时采用的调制方式为OFDM/nQAM调制，所述FPGA模块选择数模转换接口将AES/EBU-IQ格式数据转换为模拟信号输出或者选择数字音频接口将AES/EBU-IQ格式数据转换为AES/EBU-IQ数字信号输出；所述播发模式为NAVTEX模式时采用的调制方式为F1B调制，所述FPGA模块选择模拟音频接口将AES/EBU-IQ格式数据转换为600欧姆的音频输出或者选择数字音频接口将AES/EBU-IQ格式数据转换为AES/EBU-IQ数字信号输出。

进一步地，还包括CPU模块通过第二网口连接发射机定时同步发射机状态，并将发射机状态同步给第一网口连接的远端控制终端。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的基于AES/EBU-IQ接口的NAVDAT和NAVTEX调制器及其调制方法，将原始信息文件内容调制为IQ原始数据，解决了数据格式统一的问题；设置多种输出接口，数模转换接口匹配传统的NAVDAT发射机，模拟音频接口匹配NAVTEX发射机，数字音频接口AES/EBU-IQ匹配数字发射机，同时满足NAVDAT和NAVTEX的播发；设置多网口，TCP/IP协议与远端控制终端的连接，用于消息的发布和发射机的状态监控；SNMP协议用于调制器与发射机的通信，用来实现对发射机的控制，同时进行发射机状态信息的更新反馈。

附图说明

图1为本发明实施例中基于AES/EBU-IQ接口的NAVDAT和NAVTEX调制器架构图；

图2为本发明实施例中基于AES/EBU-IQ接口的NAVDAT和NAVTEX调制器调制流程图；

图3为本发明实施例中基于AES/EBU-IQ接口的NAVDAT和NAVTEX调制器与远端控制终端以及发射机数据处理流程图；

图4为本发明实施例中AES/EBU-IQ数据帧结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图1为本发明实施例中基于AES/EBU-IQ接口的NAVDAT和NAVTEX调制器架构图。

请参见图1，本发明实施例的基于AES/EBU-IQ接口的NAVDAT和NAVTEX调制器，包括相连接的CPU模块和FPGA模块，所述CPU模块连接有第一网口和第二网口，所述FPGA模块连接有数模转换接口、数字音频接口和模拟音频接口，所述CPU模块通过第一网口获取原始消息文件，所述CPU模块将原始消息文件调制处理为IQ原始数据并发送到FPGA模块，所述FPGA模块将CPU模块发送的IQ原始数据拆分为数据包并调制为AES/EBU-IQ格式数据；所述数模转换接口将AES/EBU-IQ格式数据转换为模拟信号输出；所述数字音频接口将AES/EBU-IQ格式数据转换为AES/EBU-IQ数字信号输出；所述模拟音频接口将AES/EBU-IQ格式数据转换为600欧姆的音频输出。

具体地，第二网口采用SNMP协议，所述CPU模块通过第二网口与发射机通信，控制发射机并定时从发射机同步发射机状态；第一网口采用TCP/IP协议，所述CPU模块通过第一网口与远端控制终端的连接，从远端控制终端获取原始消息文件，并将发射机状态同步给远端控制终端。

具体地，数模转换接口匹配NAVDAT发射机，所述模拟音频接口匹配NAVTEX发射机，所述数字音频接口匹配中波数字发射机。

具体地，CPU模块连接有RAM模块，所述RAM模块存储获取的原始消息文件和调制处理得到的IQ原始数据；所述FPGA模块连接有SDRAM模块，所述SDRAM模块存储IQ原始数据和调制得到的AES/EBU-IQ格式数据。

优选地，FPGA模块连接有GPS模块和TCXO模块，所述GPS模块提供定位信号；所述TCXO模块提供基准时钟信号。

优选地，第一网口和第二网口分别依次通过PHY模块和MAC模块连接到CPU模块。

请同时参见图2，本发明实施例的基于AES/EBU-IQ接口的NAVDAT和NAVTEX调制器的调试方法，包括如下步骤：

S1：CPU模块通过第一网口连接远端控制终端获取原始消息文件并存储；

S2：CPU模块根据播发模式选择对应的调制方式将原始消息文件调制处理为IQ原始数据并发送到FPGA模块；

S3：FPGA模块将CPU模块发送的IQ原始数据拆分为数据包并调制为AES/EBU-IQ格式数据；

S4：FPGA模块根据播发模式选择对应的输出接口发送AES/EBU-IQ格式数据。

具体地，播发模式包括NAVDAT模式和NAVTEX模式，所述播发模式为NAVDAT模式时采用的调制方式为OFDM/nQAM调制，n取4、16或64即4QAM、16QAM或64QAM该调制方法为现有技术，此处不做描述；所述FPGA模块选择数模转换接口将AES/EBU-IQ格式数据转换为模拟信号输出或者选择数字音频接口将AES/EBU-IQ格式数据转换为AES/EBU-IQ数字信号输出；所述播发模式为NAVTEX模式时采用的调制方式为F1B调制，该调制方法为现有技术，此处不做描述；所述FPGA模块选择模拟音频接口将AES/EBU-IQ格式数据转换为600欧姆的音频输出或者选择数字音频接口将AES/EBU-IQ格式数据转换为AES/EBU-IQ数字信号输出。

具体地，还包括CPU模块通过第二网口连接发射机定时同步发射机状态，并将发射机状态同步给第一网口连接的远端控制终端。

请同时参见图3，本发明实施例的基于AES/EBU-IQ接口的NAVDAT和NAVTEX调制器，在实际使用时，远端控制终端信息中心的WEB界面管理待发送的原始消息文件并设置发送所需参数，原始消息文件可以为可编辑文本、图片及文件类型的消息；信息中心将原始消息文件保存至本地数据库，并将保存好的原始消息文件同步至调制器；调制器后台程序将原始消息文件存储至调制器存储器；调制器后台程序每天定时生成当日消息队列；并在在各个指定的发射时间点，将该时段所有待发送消息推送至发射机控制程序；调制器后台程序部署在CPU模块中，由后台程序根据播发模式进行数据调制生成IQ原始数据；发射机控制程序收到消息后，将消息送入本地发射队列，并循环从队列头取最新消息，拆分数据包调制数据为AES/EBU-IQ两路信号，发送至发射机；发射机控制程序部署在FPGA模块中，将IQ原始数据转换为AES/EBU-IQ数据；发射机接收来自调制器的AES/EBU-IQ两路信号，进行处理后发射调制后的信号。消息发射完毕，发射机控制程序更新发射机发射状态，发射机控制程序通过网络将状态信息传给信息中心；发射机通过SNMP协议定时将自身状态同步给发射机控制程序，并通过发射站转发至远端控制终端。

请参见图4，AES/EBU-IQ数据帧，一帧分为子帧A和子帧B。子帧A和子帧B都由32bit构成，依次为：同步符4bit，辅助数据4bit，I路数据20bit，V(合法标记)位，U(用户数据)位，C(通道状态)位，P(数据校验)位各1bit。

综上所述，本发明实施例的基于AES/EBU-IQ接口的NAVDAT和NAVTEX调制器及其调制方法，将原始信息文件内容调制为IQ原始数据，解决了数据格式统一的问题；设置多种输出接口，数模转换接口匹配传统的NAVDAT发射机，模拟音频接口匹配NAVTEX发射机，数字音频接口AES/EBU-IQ匹配数字发射机，同时满足NAVDAT和NAVTEX的播发；设置多网口，TCP/IP协议与远端控制终端的连接，用于消息的发布和发射机的状态监控；SNMP协议用于调制器与发射机的通信，用来实现对发射机的控制，同时进行发射机状态信息的更新反馈。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。