DRM广播系统及接收机技术

1、DRM广播系统及接收机技术引言LI前匚作于中波和短波波段的调幅广播质M远远低于人们的收听要求，2004年制定的数字音频广播 DR雌术标准，是一种在原中短波频带内，仍占用 9kHz（或10kHz）带宽，可提供无干扰的接近调频立体声质M的广播技术。DRhT播是继调幅广播、调频广播之后的第三代广播方式，它的出现标志着广播系统正山模拟向数字体制过渡。H前，国内外采用的DR底收机大多基于PC的DRM软件接收机， 已经比较成熟，但其应用范围受到一定限制。因此为促进DRM引言U前工作于中波和短波波段的调幅广播质M远远低于人们的收听要求，2004年 制定的数字音频广播DR雌术标准，是一种在原中短波频带内，仍占

2、用 9kHz （或 10kHz）带宽，可提供无干扰的接近调频立体声质M的广播技术。DRMT播是继调幅广播、调频广播之后的笫三代广播方式，它的出现标志着广播系统正山模拟向数字 体制过渡。LI前，国内外采用的DR懒收机大多基于PC的DRM软件接收机，已经 比较成熟，但其应用范圉受到一定限制。因此为促进 DR幅 统的推广，需要一种成 本较低、可靠性高、体积小和携带方便的硬件 DRM收 机。DR源统采用OFD硼制方式，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。图 1和图2分别给出了 DRM发射系统结构 和接收终 端原理图。图1 DRM发射系统原理图图2接收终端结构原

3、理图DR源统关键技术DR岷键技术包括OFDM制解调、信道彳占计和同步等。OFD峭制与解调技术OFD陈统实现如图3所示。发送数据在频域进行编码映射，经过 IFFT运算变 换到 时域：图3 OFDM调制/解调实现框图式中人吐表示第n个符号，第k个子信道上调制的信号 T为子载波上的符号周 期， 子载波间的频率间隔为 Af=l/T,整个符号周期为T+T g(t)为发送滤波 器波形。经 IFFT后，频域信号调制到了各个正交的子载波上，完成了正交频分复用。每个OFDM马元前加上保护间隔Tc=LT/No保护间隔大于最大时延扩展，这样所有时延小于保护间隔的多径信号将不会延伸到下一个码元期间，因而有效地消除了码

4、间吊扰。OFDM1号经加窗函数以降低带外信号的功率，经低通滤波后调制到主载频发射到信道。接收端的处理过程与发射端相反，信道出来的信号先经过主载频解调，低通滤波A/D转换及串并变换后，再进行 FFT得到一个符号的数据。对所得数据进行均衡，以校正信道失真。然后进行译码判决和并串变换，恢复出原始的二元数据序列。表1给出了 DRM系统OFD卷数。信道估讣是进行相关检测、解调和均衡的基础。 DR源统在发送端适当位置插 入导 频单元，接收端利用导频恢复出导频位置的信道信息，然后利用如内插、滤波、变换等处理手段，获得所有时刻的信道信息。 OFDMmi估计算法采用最 小平方差(LS) 算法和线性最小均分差(L

5、MMSE笄法。其中LS算法定义为：其中k的分布服从导频分布规律，用js代表在子载波k点经过LS估计得到的 信道信息，X是发送值，丫上是经过信道的接收值，M为噪声，其中条件方差为 E(I V k| 2 | Xj ) 二2 5V| Xk | % LS 算法计算M较少，但是其中的误差也大。为了减少误差影响，可以采用LMMSET法进行平滑，它是基于估计 信道的自相关函数&和信道噪声方差 1得到的，导频处的信道彳占讣值为：其中h%口 11%认是LS和LMMS钻计得到的导频处的信道值。信道相关矩阵为 R=E(hhK)o X是一个对角矩阵，其对角线上的值为相应的导频上的发送值，上 标H 代表共扼转置。LMM

6、S要比LS性能要好4dB左右，但计算M LMMS要比LS复杂。 在DR幅统中，用于信道估计的导频定义为 P才se和心巴 通常 心巴对于一些边界 子载波比尸2。同步技术DR源统是连续传送*II式，与基于 802. 11a标准的无线局域网的突发传输系统不同。突发传输模式的前缀码通常很短，这就要求能利用有限的前缀码实现快速同步。而连续传输模式中系统信息是连续传的。因此，接收机有更多的时间进行可靠的有效信号检测，然后进行的各种误差估计补偿。同步包括频率同步、时间同步（符号同步、定时同步）和采样频率同步。图4给出了 DRM同步 方案框图。图4 DRM同步算法框图图5给出了使用信道2（典型中波）、鲁棒模式

7、B、SNRX 30dB时，对数据通道 MSC 在同步和信道估计前后接收到的信号星座图仿真结果。从图中可以看出，经过 同 步、信道估计处理后，星座图明显改善。（a）同步和信道估计前（b）同步和信道估计后图5同步和信道估计前后MSC （64QAM星座图接收机终端方案基于软件无线电的 DR底收机1）基于TMS320DM6446接收机硕件平台基于软件无线电技术 DR频收机的硬件平台如图6所示，考虑到具有体积小、可靠性高、成本低及较好的实时性要求，采用TI公司针对多媒体、低功耗手持 设备应用开发的双处理器核芯片 TMS320DM6446核心的硬件平台。利用 DSP芯 片强大的 信号处理能力，来完成 OF

8、DM军调、信道解码及解复用任务，利用 ARM926完成音 频、数据解码和系统的功能控制及管理。图6基于软件无线电结构的 DR懒收机 该终端硬件平台包括调谐器、控制和DSP处理三个模块。调谐器模块主要山前端调谐器、混频器及滤波器组成，作用是为系统提供合适的中频信号。接收机 前端应选用灵敬度高、动态范用大、集成度高的器 件，这里选择ST公司的高性 能车载收音机前端调谐器 TDA7511,它包括混频、中频 放大、自动增益控制、 AM/FM解调、PLL锁相环和质M监测等，具有集成度高、所 需外圉器件少和占用 电路板面积小的优点，是射频前端的核心部件。控制模块主要 III DM6446 中的ARM瑾成，

9、配以外圉电路实现系统的控制及管理。DSP处理模块是本终端的核 心模块，主要III DM6446中的TMS320 C64x+S成，经模数变换后的数据流被送入DSP,完成DRMW号的解调、信道解码及解复用任务，最后将结果输出给ARM9,得至怙频信号。调谐器的滤波器组是将空中接收到的信号划分为各个波段进行接收，以便滤除 杂 波，提高整个接收机的信噪比，增强灵敬度抬标。滤波器选择椭圆函数滤波器，其在通带和阻带内的频响都呈现等波纹特性，其主要参数为滤波器阶数为3、通带内波动为0.25dB、阻带内衰减为50dB、阻抗为50Q和插入损耗为6dBoTDA7511内部具有两个混频器，其先将天线收到的信号混频到

10、10. 7MHz,再将信 号 二次混频到455kHz，然后模拟信号经过滤波、放大后送入外部混频器。外部 混频器 选用PHILIPS公司的SA612芯片？，将 455kHz模拟信号混频到12kHz中频 上。SA612是内部带振荡器和电压参考的双平衡混频器，具有低功耗、集成度 高的优 点，其振荡器可被配置为晶体或调谐操作模式，操作灵活。A/D采样用 于将12kHz模拟信号数字化，A/D芯片的采样率至少应大于 24kHz （12kHz的2倍），这里选 用AD9225模数转换芯片。AD9225为单电源供电、12位精度、25MSPS拓速模数转换 器，信噪比为71dB,杂散动态范禺为85dBoTMS320

11、DM6446具有双核达芬奇架构的产品，具有高性能、低功耗、大存储容M和外设接口灵活等优点，可以增添接收机硬件平台性能、灵活性和可靠性。外接存储 器连接至U其 EMIF接口， III FLASHY SDRAM1成。FLASHY用一个 512K8b 的AM29LV040限片，用于存放应用程序， SDRAMS用16MB的HY57V281620芯片。系统工作时，FLASHW勺程序在工作时被复制到 DM6446勺内部存储空间，并在内部存储器中开始运行，而外部的16MB SDRAME要用于存 储处理后的数据。为了更方便地与计算机交换数据，设置了RS232接口/USB接口。图6的调谐器部分也可采用 Miri

12、cs公司MS1001多频段移动广播调谐器，实现 DRM模拟AM FM和DAB的多制式移动广播功能。2） DRM接收机软件总体流程 接收机程序分两部分，其中 C64x+ DSP主要完成0FDM 解调、信道解码及解复等 功能，并将结果输出给 ARM926然后III ARM926完成音 频、数据解码和系统的 控制及管理功能。具程序流程如图7所示。图7 DR底收机软件总体流程图基于专用集成电路的DRMg收机图8给出了基于DR*用集成电路TMS320 DRM35的多制式接收机方案。图8基于TMS320 DRM35的DRMBI攵机TMS320 DRM300/DRM350 TI公司推出的世界第一块支持 DR而准的专用单芯 片。RS500是RadioScape推出的基于 TI DRM300与DRM35g片的模块，支持 DRM 模拟 AM FM和DABfe准,RS500模块实现了图6中的全部DRMBI攵机功 能。以RS500为 基础，可以快速、低成本地开发出可靠性高的多制式便携式DRM接收机。图8就是一种成本较低、可幕性高、体积小和携带方便，可接收 DRM模拟AM等多制式广播 信号的接收机方案，外部 MCUI片机，通过I2C控 制RS500的配置及工作。结束语本文