DRM测试接收机设计与实现

2012-06-19 18:25:58来源: 21IC

  随着生活水平的不断提高.人们对音频广播的质量提出了更高的要求。但在传统的中短波频段广播中.由于中短波信道变化复杂、受干扰严重,且采用模拟幅度调制(AM),致使目前中短波广播的质量远远低于人们的收听要求。数字技术的迅速发展,为提高中短波广播质量提供了一种全新酌途径,音频广播从模拟到数字的过渡成为必然。

  正是在上述背景下,DRM(Digital Radio Mondiale)系统应运而生。DRM系统采用OFDM调制方式,引入了先进的信源信道编码和调制技术,使得AM波段的音频广播质量大大提高,在保持现有10kHz带宽时接近了FM广播的质量。

  本文首先简单介绍DRM系统,然后重点讨论DRM测试接收机的设计背景、信号处理流程及硬件平台的结构。

  1 DRM系统介绍

  1.1 系统概述

  DRM系统采用OFDM调制方式,具有多种传输模式,适用于多种信道和带宽的传输方式,可以传送音频流及数据流。DRM标准同时提供了数模同播的广播方案,可以将模拟与数字信号同时以同一载波频率播出,有利于模拟广播向数字广播的平滑过渡。

  FAC通道提供信号带宽、调制方式和交织长度等信息;SDC通道提供如何解调MSC、如何找到相同数据的其他数据源,以及在复接器中为业务提供属性等信息;MSC通道包含音频或数据业务,通过复接器对不同保护级别的数据和音频业务进行复接,MSC最多可以包括四路业务,任何一路都可以是音频或数据。

  1.2 信源信道编码

  DRM的信源编码采用先进的AACPlus等编码技术,有效地提高了信源的压缩比。

  信道编码采用基于卷积编码的多级编码(MLC,Multi-Level Coding),可以分为标准映射(SM)、对称分级映射(HMsym)和混合分级映射(HMmix)三种QAM映射类型。通过交织克服时间和频率选择性衰落,根据信道特性可以选择2s的长交织或者0.4s的短交织。

  1.3 导频

  DRM在所传输的OFDM码元中插入了三种导频信息,可用于接收机同步、均衡处理。其中频率导频主要用于接收机频偏的估计;时间导频用于接收机帧同步的计算;增益导频用于接收机信道估计。

  2 DRM测试接收机设计背景

  我国已经在部分地区进行了DRM系统的现场测试,测试效果令人满意,这给DRM系统的应用奠定了基础。

  目前,国内外采用的DRM接收机大多是基于PC的DRM软件接收机,已经比较成熟,但其应用范围终究受到一定限制。适于广泛应用的便携式硬件DRM接收机目前还处于研制阶段,尚未批量生产。而DRM系统只有在专用ASIC推出后才可以迅速降低接收机的成本,才能有利于DRM系统的推广。

  基于上述考虑,笔者设计了DRM硬件测试接收机。一方面是对硬件实现DRM接收机的一种探讨,另一方面可以以此为原型机,进一步为设计拥有自主知识产权的DRM接收机ASIC积累经验。为此,笔者将设计目标确定为:可以验证DRM接收系统的各种算法,可以对相同模块的不同算法进行比较,可以对算法的硬件可行性、稳定性及复杂度进行评估。考虑到全数字接收机代替现有模拟接收机需要一个长期的过程,设计中同时考虑了数模同播的兼容性问题。

  3 DRM测试接收机信号处理流程

  根据数模同插的要求,在设计DRM接收机RF前端时采用了改造现有模拟收音机的方法。整合后的接收机既可以收听模拟信号,又可以完成数字信号的处理,这样就可以适应数模同播的需要。下文主要讨论数字接收机的信号处理过程。

  测试接收机系统框图如图2所示。接收信号通过模拟收音机前端下变频到中频,将中频信号引出,经过滤波送入AD采样,从而获得中频采样数据。

测试接收机系统框图

  中频采样数据通过正交解调得到基带数据。首先通过码元同步找到OFDM码元的起始位置,然后通过FFT完成OFDM信号的解调,将时域数据变换到频域,并利用频率导频信息计算并校正频率偏差,因为OFDM系统对载波频偏非常敏感,经过频率校正后,频率误差应小于0.01倍子载波间隔。在此基础上,利用时间导频信息找到DRM系统的传输帧起始码元,此后接收机从传输帧起始位置开始进行后续处理。

  由于短波信道变化复杂,时域及频域的选择性衰落都很强,造成丁接收信号的幅度和相位受到严重干扰,在解高阶QAM映射时会引入较大的误差,框图中的均衡模块用来解决上述问题。DRM系统设计了增益导频,分布在时间一频率域上,利用增益导频的信息进行信道均衡。

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关键字:DRM  测试  接收机

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/0619/article_5262.html
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