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41.可接收数字广播节目的GSM移动终端的硬件设计,毕业设计

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可接收数字广播节目的 GSM 移动终端的硬件设计 随着信息技术的高速发展，数字多媒体广播（ DAB/DMB/DVB）技术孕育出新的生命力，它的发展将推动整个广播电视产业的变革。在 DAB 技术不断完善的基础上， DMB 技术把传统的广播技术又推向一个新的高度。继以手机电视为代表的数字多媒体广播技术的日臻完善， DAB/DMB/DVB 技术更是引起了多方面的高度关注，人们对这一新兴的多媒体技术寄托了更高的期望。数字无线电广播（ Digital Radio Broadcasting）与现有的中波、短波的调幅和超短波的调频方式不同， 其声音信号是采用数字信号如脉码调制（ PCM）进行广播的方式。数字无线电广播，在欧洲经常称为数字音频广播（ DAB），北美地区也常常用数字声音广播（ DSB）表示，但其基本内涵是相同的。目前世界各国都在积极的推进广播数字化，数字广播业务包括电视广播和声音广播两大部分。 而 随着广播事业的发展 ,传统的模拟广播越来越不能满足人们的需求 ,于是一种全新的数字音频广播 -DAB(Digital Audio Broadcasting)诞生了 .它具有音质好、频谱利用率高、可移动接收等优点 ,同时它还是一种多媒体广播 ,可同时传递各种 诸如声音 ,图象、文字、数据及活动影像等业务 .随着 CD 机的应用和普及，与以前相比，听众对声音播出质量有了更高的要求。另外，由于汽车等交通工具的日趋普及，人们生活的节奏变快，途中的移动群体越来越大，这些对声音的移动接收自然提出了更高的要求。目前我们收听的广播仍是模拟广播，由于他固有的局限性，无法达到 CD 的播放质量，也不能满足人们对移动接收的要求。因此，发展高质量的数字音频广播就成为广播发展的必然趋势。近年来，由于数字技术的广泛应用，声音的拾取、记录、重放质量得到了极大的保证；同时数字压缩技术的成熟，使在不影响主 观质量评价的前提下，音频码率可以压缩 10 倍以上；而高效的数字调制技术和纠错编码技术同样得到了高速发展，使得射频的频谱利用率更高，信号处理和传输更加可靠；再加上微电子技术的完善和成熟，使得各种对数字音频信号的处理手段，像压缩编码、调制、差错控制等技术不仅在方法上已成熟，而且可以用硬件实现。以上几个方面技术的综合应用，为今天数字音频广播（ DAB）的迅速崛起创造了必要的技术条件。 DAB 数字广播在欧美，日韩等发达国家已经非常普及，中国台湾和香港特区也早已经大面积普及 DAB 数字广播， DMB（数字多媒体广播）在韩国、 日本已经进入商用阶段， DVB（数字视频广播）技术在欧洲更是得到了广泛运用。中国 DMB数字广播的建设也如火如荼，并已经在广东、北京、上海、天津地区建立 DAB数字广播网。根据广播影视科技发展 “ 十一五 ” 规划中提出的 “ 加快广播影视由模拟向数字转换推进升级换代的目标 ” ，全国数字多媒体广播事业将取得突nts破性的进展。本课题主要研究适用于接收数字广播的 GSM 移动终端，由于我国数字广播正处于发展阶段，利用手机接收数字广播肯定是一个重点要发展的领域。 数字音频广播 (DAB)接收系统的开发，为我国企业今后大规模生产各型 DAB 接 收机打下了坚实的基础，特别是接收机模块化的完整解决方案有稳定性高、通用性好、成本低、利于大规模生产等优点。目前国外公司及该类产品不但对我国实行技术封锁，而且价格昂贵。本课题研究的数字音频广播 (DAB)移动终端接收系统，对于推动我国数字广播事业的发展，打破国外产品的垄断，制定我国的数字广播标准，调整产业结构，发展具有我国自主知识产权的数字广播民族产业，有很高的社会和经济价值。目前国外特别是欧洲通过降低零部件的成本与增加广播电视台数量，已经建立了 DAB/DMB 的普及机制，英国和德国的播放区域按人口覆盖率计算已经 超过了 80，加拿大、南非、巴西、新加坡及台湾等欧洲之外的国家和地区也开始采用 DAB 标准的数字广播。 关于本课题，我主要参考阅读关于数字广播，关于 GSM 及手机集成电路的书籍。 DAB： Digital Audio Broadcasting 数字音频广播 GSM： Global System for Mobile Communication 全球 移动通信系统 数字广播： 将数字化了的音频信号、视频信号 ,以及各种数据信号 ,在数字状态下进行各种编码、调制、传递等处理。 首先介绍 DAB，目前有 一种由国内自主开 发的数字音频广播 (DAB)接收系统，该系统完全符合 ETS300401 标准，由接收机解码模块、控制软件、数据业务解码器和接口板构成，可以实现 DAB 音频接收播放和多媒体数据业务的解码输出至接口供计算机处理，基于该接收系统，可扩展出适用于多种用途的 DAB 接收机，这对于我们研究的移动接收终端有参考的价值。 DAB 接收机由调谐器、 DAB 解码模块、数据业务解码器、接口及系统总控等部分组成。 接收机将首先调谐从天线进入的高频信号并进行 A/D 变换后，得到数字信号。数字信号经过 I/Q 变换，得到两路正交的信号，该信号通过信道同步 和信道均衡后，送入 OFDM 基带解调器进行基带解调，然后通过解复用器将音频信号送入信道解码器解码，接着进行信源解码，音频综合，最后经 D/A 还原成模拟音频。而从解复用器出来的数据业务，则送入数据业务电路处理，完成数据业务的解码与显示部分。 DAB/DMB 采用了现代先进的数字化技术，因而具有良好的性能，其中最关键的技术包括： （ 1） MUSICAM 信源编码 （ 2） COFDM 的信道编码和调制 （ 3） 单频同步网 DAB 欧洲标准 (ETS300401)规定有四种传输模式分别应用于不同的工作频nts率，根据我国实际情况，本 系统主要采用传输模式 I，即工作频率在 VHF 频段，该模式的主要技术参数如下： 1.带宽： 1.536MHz(1536 个副载波，每个相距 1KHz)；2.载波频率： 174MHz 240MHz； 3.误码率： 0.0001 ； 4天线方向：全向； 5.极化方式：垂直极化； 6.总数据率： 2.432Mbit/s； 7.主业务信道有效数据率 2.304M bit/s； 8.帧持续期： 96ms； 9.符号持续期： 1246s( 其中保护间隔 246s ，有效符号持续期 1000s) ； 10.零符号持续期： 1297s ； 11.每个 OFDM 符号总数 ： 76； 12.每个 OFDM 符号的比特数： 3072； 13.最大传输路程差： 90Km。 1 DAB 是一个透明的数据传输通道，其无线、宽带、移动、大范围接收多媒体数据的特性目前还没有其它系统可以替代，用 DAB 信道传输数据业务，特别是基于 IP 包传送的数据业务大有可为。（以上 DAB 资料来自数字音频原理及应用，数字音频广播技术，数字音频工作站，数字声频技术原理及应用等） 其次介绍 GSM， GSM 的历史可以追溯到 1982 年，当时，北欧四国向欧洲邮电行政大会 CEPT（ Conference Europe of Post and Telecommunications）提交了一份建议书，要求制定 900MHz 频段的欧洲公共电信业务规范，建立全欧统一的蜂窝网移动通信系统，同年，成立欧洲移动通信特别小组，简称 GSM（ Group Special Mobile）。 1988 年颁布了 GSM 标准，它包括两个并行的系统： GSM900和 DCS1800，这两个系统功能相同，主要的差异是频段不同。在 GSM 标准中，未对硬件作出规定，只对功能、接口等作了详细规定。 GSM 蜂窝系统的网络结构包括：移动台（ MS）、基站子系统（ BSS）、网络子系统 （ NSS）、 GSM 网络接口。其中网络子系统包括移动交换中心（ MSC）、原籍用户位置寄存器、访问用户位置寄存器鉴权中心、移动设备识别寄存器、操作与维护中心等。而我们的课题是假设数字广播信号通过移动交换中心发射，所以主要是需要了解 GSM 系统的无线传输特征， GSM 系统工作在 935 960MHz 频段（下行），收、发频率间隔为 45MHz，其调制方式是高斯型最小移频键控方式（ GMSK），多址方式为 TDMA/FDMA，信道速率为 270.833kb/s。 8（资料来自移动通信（修订版） 而关于手机，要制造适应时代发 展的视听环境，需要扩大符合时代的收听音乐的用户阶层，目前，已经有手机上附加 FM 收音机的产品上市，颇受好评。今后想要促进数字广播的发展普及，则和手机载体协作必不可少。数字广播的内容是用数字信号播出的，不一定固定在某一种媒体上，除了音乐文化外，也许可以传送简单的动画，也要发挥无线电广播的优良传统，尤其是在灾害时的紧急广播。总之，要充分利用数字技术拓展更新的局面。 为了了解 GSM 手机的工作原理，我阅读了移动通信集成电路手册，里面收集了大部分常用的移动通信集成电路，对它们的主要技术性能、外引线端子功能、逻辑框图 或电原理图、典型应用等加以说明，以满足广大从事移动通信设备nts研究、设计、生产、使用和维修人员的需求。 关于数据传输方面，我阅读了数据传输（修订本），此书所包括的主要内容是数据传输本身所必需的基本理论与工程技术问题。全书内容大致可分为五部分：第一部分（第二章）是关于传输信道的基本特征及其对数据传输的影响；第二部分（第三至七章）是关于调制与解调的原理、实现方案和性能的讨论。第三部分（第八章）讨论载波同步、位同步和群同步的实现方法；第四部分（第九章）讨论纠正传输差错的各种技术；第五部分（第十章）介绍了几种常用的 数据传输系统。 通过阅读各方面的文献，目前我对数字广播有了比较深入的认识，对本课题的研究内容所需要的知识有了初步的掌握。 参考文献： 1卢官明 .数字音频原理及应用 .机械工业出版社， 2005.1 2李栋 .数字音频广播技术 .北京广播学院出版社， 1998 3张兴伟 .数字手机维修高级实用教程 .人民邮电出版社， 2003.8 4郭梯云 刘增基等 .数据传输 .人民邮电出版社， 1998.10 5高怀文 杨学志 张玉田 .移动通信集成电路手册 .人民邮电出版社， 2000.4 6胡泽 .数字音频工作站 .中国广 播电视出版社， 2003.1 7张绍高 .数字声频技术原理及应用 .国防工业出版社， 2000.7 8郭梯云 邬国扬 李建东 .移动通信（修订版） .西安电子科技大学出版社， 2000.5 9山田宰数字广播技术手册日本：日本影像信息媒体学会 ,2005.56 73 10顾肇基 .GSM 网络与 GPRS.北京：电子工业出版社 .2002.1-100 11ITU-R Recommendation BS. 1196-1: “ Audio coding for digital terrestrial television broadcasting” ,2001 12Wolfgang Hoeg,Thomas Lau