浅议DRM数字广播系统调制和接收技术

1、浅议drm数字广播系统调制和接收技术【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。【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（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

2、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0fdm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

3、 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, mult

4、i-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。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dr

5、m 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

6、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，分布在时间一频率域上，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s

7、dc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 msco上述单元分别经过解交织、解0am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

8、 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。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

9、，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 virtexiixc2v500 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ad9243o 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。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