DRM廣播系統(tǒng)及接收機技術

1、DRM廣播系統(tǒng)及接收機技術引言LI前匚作于中波和短波波段的調幅廣播質M遠遠低于人們的收聽要求，2004年制定的數(shù)字音頻廣播 DR雌術標準，是一種在原中短波頻帶內，仍占用 9kHz（或10kHz）帶寬，可提供無干擾的接近調頻立體聲質M的廣播技術。DRhT播是繼調幅廣播、調頻廣播之后的第三代廣播方式，它的出現(xiàn)標志著廣播系統(tǒng)正山模擬向數(shù)字體制過渡。H前，國內外采用的DR底收機大多基于PC的DRM軟件接收機， 已經比較成熟，但其應用范圍受到一定限制。因此為促進DRM引言U前工作于中波和短波波段的調幅廣播質M遠遠低于人們的收聽要求，2004年 制定的數(shù)字音頻廣播DR雌術標準，是一種在原中短波頻帶內，仍占

2、用 9kHz （或 10kHz）帶寬，可提供無干擾的接近調頻立體聲質M的廣播技術。DRMT播是繼調幅廣播、調頻廣播之后的笫三代廣播方式，它的出現(xiàn)標志著廣播系統(tǒng)正山模擬向數(shù)字 體制過渡。LI前，國內外采用的DR懶收機大多基于PC的DRM軟件接收機，已經 比較成熟，但其應用范圉受到一定限制。因此為促進 DR幅 統(tǒng)的推廣，需要一種成 本較低、可靠性高、體積小和攜帶方便的硬件 DRM收 機。DR源統(tǒng)采用OFD硼制方式，具有多種傳輸模式，適用于多種信道和帶寬的傳 輸方 式，可以傳送音頻流及數(shù)據(jù)流。圖 1和圖2分別給出了 DRM發(fā)射系統(tǒng)結構 和接收終 端原理圖。圖1 DRM發(fā)射系統(tǒng)原理圖圖2接收終端結構原

3、理圖DR源統(tǒng)關鍵技術DR岷鍵技術包括OFDM制解調、信道彳占計和同步等。OFD峭制與解調技術OFD陳統(tǒng)實現(xiàn)如圖3所示。發(fā)送數(shù)據(jù)在頻域進行編碼映射，經過 IFFT運算變 換到 時域：圖3 OFDM調制/解調實現(xiàn)框圖式中人吐表示第n個符號，第k個子信道上調制的信號 T為子載波上的符號周 期， 子載波間的頻率間隔為 Af=l/T,整個符號周期為T+T g(t)為發(fā)送濾波 器波形。經 IFFT后，頻域信號調制到了各個正交的子載波上，完成了正交頻分復用。每個OFDM馬元前加上保護間隔Tc=LT/No保護間隔大于最大時延擴展，這樣所有時延小于保護間隔的多徑信號將不會延伸到下一個碼元期間，因而有效地消除了碼

4、間吊擾。OFDM1號經加窗函數(shù)以降低帶外信號的功率，經低通濾波后調制到主載頻發(fā)射到信道。接收端的處理過程與發(fā)射端相反，信道出來的信號先經過主載頻解調，低通濾波A/D轉換及串并變換后，再進行 FFT得到一個符號的數(shù)據(jù)。對所得數(shù)據(jù)進行均衡，以校正信道失真。然后進行譯碼判決和并串變換，恢復出原始的二元數(shù)據(jù)序列。表1給出了 DRM系統(tǒng)OFD卷數(shù)。信道估訃是進行相關檢測、解調和均衡的基礎。 DR源統(tǒng)在發(fā)送端適當位置插 入導 頻單元，接收端利用導頻恢復出導頻位置的信道信息，然后利用如內插、濾波、變換等處理手段，獲得所有時刻的信道信息。 OFDMmi估計算法采用最 小平方差(LS) 算法和線性最小均分差(L

5、MMSE笄法。其中LS算法定義為：其中k的分布服從導頻分布規(guī)律，用js代表在子載波k點經過LS估計得到的 信道信息，X是發(fā)送值，丫上是經過信道的接收值，M為噪聲，其中條件方差為 E(I V k| 2 | Xj ) 二2 5V| Xk | % LS 算法計算M較少，但是其中的誤差也大。為了減少誤差影響，可以采用LMMSET法進行平滑，它是基于估計 信道的自相關函數(shù)&和信道噪聲方差 1得到的，導頻處的信道彳占訃值為：其中h%口 11%認是LS和LMMS鉆計得到的導頻處的信道值。信道相關矩陣為 R=E(hhK)o X是一個對角矩陣，其對角線上的值為相應的導頻上的發(fā)送值，上 標H 代表共扼轉置。LMM

6、S要比LS性能要好4dB左右，但計算M LMMS要比LS復雜。 在DR幅統(tǒng)中，用于信道估計的導頻定義為 P才se和心巴 通常 心巴對于一些邊界 子載波比尸2。同步技術DR源統(tǒng)是連續(xù)傳送*II式，與基于 802. 11a標準的無線局域網(wǎng)的突發(fā)傳輸系統(tǒng)不同。突發(fā)傳輸模式的前綴碼通常很短，這就要求能利用有限的前綴碼實現(xiàn)快速同步。而連續(xù)傳輸模式中系統(tǒng)信息是連續(xù)傳的。因此，接收機有更多的時間進行可靠的有效信號檢測，然后進行的各種誤差估計補償。同步包括頻率同步、時間同步（符號同步、定時同步）和采樣頻率同步。圖4給出了 DRM同步 方案框圖。圖4 DRM同步算法框圖圖5給出了使用信道2（典型中波）、魯棒模式

7、B、SNRX 30dB時，對數(shù)據(jù)通道 MSC 在同步和信道估計前后接收到的信號星座圖仿真結果。從圖中可以看出，經過 同 步、信道估計處理后，星座圖明顯改善。（a）同步和信道估計前（b）同步和信道估計后圖5同步和信道估計前后MSC （64QAM星座圖接收機終端方案基于軟件無線電的 DR底收機1）基于TMS320DM6446接收機碩件平臺基于軟件無線電技術 DR頻收機的硬件平臺如圖6所示，考慮到具有體積小、可靠性高、成本低及較好的實時性要求，采用TI公司針對多媒體、低功耗手持 設備應用開發(fā)的雙處理器核芯片 TMS320DM6446核心的硬件平臺。利用 DSP芯 片強大的 信號處理能力，來完成 OF

8、DM軍調、信道解碼及解復用任務，利用 ARM926完成音 頻、數(shù)據(jù)解碼和系統(tǒng)的功能控制及管理。圖6基于軟件無線電結構的 DR懶收機 該終端硬件平臺包括調諧器、控制和DSP處理三個模塊。調諧器模塊主要山前端調諧器、混頻器及濾波器組成，作用是為系統(tǒng)提供合適的中頻信號。接收機 前端應選用靈敬度高、動態(tài)范用大、集成度高的器 件，這里選擇ST公司的高性 能車載收音機前端調諧器 TDA7511,它包括混頻、中頻 放大、自動增益控制、 AM/FM解調、PLL鎖相環(huán)和質M監(jiān)測等，具有集成度高、所 需外圉器件少和占用 電路板面積小的優(yōu)點，是射頻前端的核心部件?？刂颇K主要 III DM6446 中的ARM瑾成，

9、配以外圉電路實現(xiàn)系統(tǒng)的控制及管理。DSP處理模塊是本終端的核 心模塊，主要III DM6446中的TMS320 C64x+S成，經模數(shù)變換后的數(shù)據(jù)流被送入DSP,完成DRMW號的解調、信道解碼及解復用任務，最后將結果輸出給ARM9,得至怙頻信號。調諧器的濾波器組是將空中接收到的信號劃分為各個波段進行接收，以便濾除 雜 波，提高整個接收機的信噪比，增強靈敬度抬標。濾波器選擇橢圓函數(shù)濾波器，其在通帶和阻帶內的頻響都呈現(xiàn)等波紋特性，其主要參數(shù)為濾波器階數(shù)為3、通帶內波動為0.25dB、阻帶內衰減為50dB、阻抗為50Q和插入損耗為6dBoTDA7511內部具有兩個混頻器，其先將天線收到的信號混頻到

10、10. 7MHz,再將信 號 二次混頻到455kHz，然后模擬信號經過濾波、放大后送入外部混頻器。外部 混頻器 選用PHILIPS公司的SA612芯片？，將 455kHz模擬信號混頻到12kHz中頻 上。SA612是內部帶振蕩器和電壓參考的雙平衡混頻器，具有低功耗、集成度 高的優(yōu) 點，其振蕩器可被配置為晶體或調諧操作模式，操作靈活。A/D采樣用 于將12kHz模擬信號數(shù)字化，A/D芯片的采樣率至少應大于 24kHz （12kHz的2倍），這里選 用AD9225模數(shù)轉換芯片。AD9225為單電源供電、12位精度、25MSPS拓速模數(shù)轉換 器，信噪比為71dB,雜散動態(tài)范禺為85dBoTMS320

11、DM6446具有雙核達芬奇架構的產品，具有高性能、低功耗、大存儲容M和外設接口靈活等優(yōu)點，可以增添接收機硬件平臺性能、靈活性和可靠性。外接存儲 器連接至U其 EMIF接口， III FLASHY SDRAM1成。FLASHY用一個 512K8b 的AM29LV040限片，用于存放應用程序， SDRAMS用16MB的HY57V281620芯片。系統(tǒng)工作時，F(xiàn)LASHW勺程序在工作時被復制到 DM6446勺內部存儲空間，并在內部存儲器中開始運行，而外部的16MB SDRAME要用于存 儲處理后的數(shù)據(jù)。為了更方便地與計算機交換數(shù)據(jù)，設置了RS232接口/USB接口。圖6的調諧器部分也可采用 Miri

12、cs公司MS1001多頻段移動廣播調諧器，實現(xiàn) DRM模擬AM FM和DAB的多制式移動廣播功能。2） DRM接收機軟件總體流程 接收機程序分兩部分，其中 C64x+ DSP主要完成0FDM 解調、信道解碼及解復等 功能，并將結果輸出給 ARM926然后III ARM926完成音 頻、數(shù)據(jù)解碼和系統(tǒng)的 控制及管理功能。具程序流程如圖7所示。圖7 DR底收機軟件總體流程圖基于專用集成電路的DRMg收機圖8給出了基于DR*用集成電路TMS320 DRM35的多制式接收機方案。圖8基于TMS320 DRM35的DRMBI攵機TMS320 DRM300/DRM350 TI公司推出的世界第一塊支持 DR而準的專用單芯 片。RS500是RadioScape推出的基于 TI DRM300與DRM35g片的模塊，支持 DRM 模擬 AM FM和DABfe準,RS500模塊實現(xiàn)了圖6中的全部DRMBI攵機功 能。以RS500為 基礎，可以快速、低成本地開發(fā)出可靠性高的多制式便攜式DRM接收機。圖8就是一種成本較低、可幕性高、體積小和攜帶方便，可接收 DRM模擬AM等多制式廣播 信號的接收機方案，外部 MCUI片機，通過I2C控 制RS500的配置及工作。結束語本文