浅谈drm数字广播系统调制及接收技术

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅谈 DRM 数字广播系统调制及接收 技术 【摘 要】工作在 30MHz 以下的 DRM 技术很好地解决了模拟 AM 广播 的数字化问题，现已成为数字 AM 广播 世界性的标准，但接收终端却是 DRM 数字广播广泛应用的关键。本文简析 DRM 数字广播系统的同时着重介绍了 DRM 接收机的硬件构成及信号解码还 原处理过程。 中国论文网 /5/view-5329967.htm 【关键词】DRM；调制；接收； 解码 目前，国际上发展较为成熟的几 种数字广播，即数字声音广播（DAB） 、 数字调幅广播（DRM） 、数字卫星广播 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 （DSB） 、网络数字广播等几种方式。 其中数字卫星广播不能应用在地面广播 传输系统中；网络数字广播依托网络做 为传播载体；DAB 是针对 30MHz3000MHz 频段声音广播数字 化的技术，不能满足 AM 广播频段数字 化的要求；而工作在 30MHz 以下的 DRM 技术很好地解决了模拟 AM 广播 的数字化问题，现已成为数字 AM 广播 世界性的标准，被指定为传统 AM 广播 的最终代替者。DRM 不但保留了 AM 广播的传统优点，而且解决了 AM 广播 的诸多缺点，如显著提高了声音质量， 抗干扰能力加强，且可提供多媒体信息 等，更重要的是可实现 AM 系统到 DRM 系统的平滑过渡。随着全世界对 DRM 的不断重视，DRM 系统将会逐渐 普及。 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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 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。 DRM 系统主要由三个逻辑通道 组成：主业务通道（MSC） 、业务描述 通道（SDC）和快速访问通道（FAC ） 。 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。 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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 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。 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。 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，而接收机成为 DRM 系统广泛应用 的关键。 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 接收机目前还处于初级发展阶段。 而 DRM 系统只有在专用 ASIC 推出后 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 才可以迅速降低接收机的成本，才能有 利于 DRM 系统的推广。 根据数模同播的要求，DRM 接 收机 RF 前端采用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。数字 接收机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。 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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 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，造成了接收 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， 均衡模块用来解决上述问题。DRM 系 统设计了增益导频，分布在时间频率 域上，利用增益导频的信息进行信道均 衡。 从均衡后的数据中提取 FAC 单 元并将其解码，得到解调 SDC 的信息； 再提取 SDC 单元，根据 FAC 的信息解 码 SDC，得到 SDC 数据实体；最后提 取 MSC，根据 FACSDC 的信息解码 MSC。上述单元分别经过解交织、解 OAM 映射、Viterbi 译码、能量解扰等 模块的处理后，最后将 MSC 解复接后 的数据进行音频译码或者数据解码。 接收机基带信号处理部分主要采 用 ARM 与 FPGA 联合处理的硬件平台 实现。ARM 处理器可以在不改变硬件 结构的情况下，通过下载不同的软件程 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 序实现不同的功能，这样非常有利于不 同算法的验证，而且 ARM 公司可以提 供处理器内核，为进一步设计接收机 ASIC 奠定基础。由于 ARM 以 half- word（ 16 bits）为最小处理单位，所以 用 ARM 处理器处理比特流信号会造成 处理器资源的浪费，为此针对比特流信 号的处理采用专用逻辑电路实现，在接 收机中用 FPGA 实现。这样，两种处理 器的特性可以形成互补，使此硬件平台 比较合理。 DRM 系统设计了多种模式，不 同模式的码率是不同的，在正交解调后 需要变码率输出；Viterbi 译码器也是以 比特流为处理单位；考虑到这两个模块 的算法特点及数据输出形式，将这两个 模块放在 FPGA 中实现。 对于其他处理模块，特别是同步 和均衡模块是接收机的关键模块，其性 能好坏直接影响接收效果，并且根据今 后现场测试的情况，其算法存在调整的 可能性.因此这些模块通过 ARM 实现。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 需要对算法进行调整时，只需修改软件 程序，重新载入 ARM 即可，硬件部分 无需改动。 接收机硬件平台由 ADC、FPGA、ARM、双口 RAM 等组 成。FPGA 采用 XILINX 公司的 VirtexXC2V500 型芯片；ARM 采用 三星公司的 S3C4510B 型 ARM7 TDMI 芯片；ADC 模块采用了 AD 公司 14-bit 的 AD9243。FPGA 与 ARM 之间通过双 口 RAM 进行数据交互，使用 HC245 芯 片作为地址和数据总线的驱动。 A/D 采样后的中频数据送入 FPGA 做正交解调； FPGA 将解调后的 数据写入双口 RAM 同时给 ARM 产生 中断信号；ARM 响应外部中断，将数 据读入、进行后续处理。 ARM 在处理完解交织后，将处 理后的数据写入双口 RAM，同时向特 定的地址写控制字，FPGA 检测到控制 字后，将数据读入进行 Viterbi 译码。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 FPGA 将 Viterbi 译码结果写入双口 RAM，向 ARM 发出中断信号，ARM 响应中断，将数据读入，再进行后续处 理。 DRM 信号处理时序，ARM 基带 处理主控制程序流程，依次进行码元同 步、整数倍频偏估计、帧同步及后续信 道解码处理。上述过程实现了 DRM 接 收机基带信道解码过程。 数字广播产业有广泛的市场前景， DRM 集团在中国成立足以说明中国在 数字广播领域与国际基本同步，随着全 世界统一的 30MHZ 以下的调幅波段的 数字广播标准的开发，不久的将来 任 何一个接收机在世界各地都可以正常工 作，都能获得高质