利用调频立体声基带传送数据信息的原理及实现

1、    利用调频立体声基带传送数据信息的原理及实现        李 华1, 郑 明1, 范 雄1 时间:2009年01月16日     字 体: 大 中 小        关键词:        摘? 要：关键词： 调频立体声? 广播数据系统(RDS) 副载波? 同步?1 数据

2、广播原理1.1技术原理所谓RDS技术是利用调频多工技术,在调频广播的富余频带内增设一个副载波信道,用以传送数据信息。?在图1中,RDS数据信号占用了57±2.4kHz的基带频率,它不会干扰立体声广播,也不会降低其质量,同时,它也不会受到广播节目的干扰。1.2信息发送格式?1.3 信源编码及解码? 相应地生成矩阵G。发射端通过一个16信息比特m(x)与16×26的G矩阵相乘,所得结果再与每个块特有的偏置字(10个比特)模二加,便产生一个26比特的数据系列。接收端RDS解码器获得RDS时钟信号和RDS数据信号。接收到的无差错的比特系列与校验矩阵H相乘,便得到偏置字所对应的伴随式

3、(校验字),从而建立起数据流的块同步和组同步。实际上,把偏置字加到每一块里,就等同于把误码加到每一块里,即偏置字相当于误码系列。如果信道上没有别的误码,在收到的信息里就能通过计算伴随式找到偏置字,从而确定接收到的数据块是A、B、C、D中的哪一块,即实现了同步。2 信息发射系统及编码器2.1发射系统框图计算机用来编辑将要发送的各种数据信息,如广告、路况信息等,由控制管理程序通过RS232串行口发送到FM-RE602编码器。FM-RE602是RDS信号编码器,它接收主机发来的数据信息,并产生符合RDS规范的数据链,该数据流经过波形变换后,同57kHz的副载波信号进行抑制副载波的双边带调幅,最后送到

4、VHF/FM发射机上去。从图3可以看出,利用调频立体声广播发送数据信息只需在原有基础上增加一台计算机和FM-602编码器即可达到目的。?2.2 FM-RE602编码器RDS编码器是发射系统的重要部件,目前国内尚无此类产品,而国外RDS编码器电路复杂、价格昂贵。为此,研制开发了符合RDS规范的FM-RE602编码器。编码器从主机接收的数据信息是二进制的数据系列。由于矩形脉冲的频谱很宽,在数据传输过程中为了节省频带,需要将二进制数据系列中的1和0分别变换成图4所示的固定波形。?该波形作为调制信号,送往一个乘法器电路,与57kHz副载波相乘,其输出便是二相差分相移键控信号(DPSK),其频谱分布如图

5、5所示。?与国外编码器采取硬件滤波方法获得图4所示的输出波形不同的是,FM-RE602编码器使用了波形合成法,即是将理想波形取样后,存放在1K字节存储器中,并通过D/A变换器输出对应波形。FM-RE602编码器硬件框图如图6所示。单片机MCU选用80C31,其串行通讯口经MAX232芯片驱动后,通过9针插头三线(Tx,Rx,GND)方式接到主机。?图6中,中断的频率为1187.5Hz,接到80C31的外部中断0,CPU计数到26,就发送出一块数据。其控制程序根据数据块中的0和1的状态从EPROM中取出相应的波形数据,经DAC0832后,形成了所要的波形。乘法器选用MC1496,一路为57kHz

6、载波信号,另一路为D/A输出信号,相乘得到抑制载波的信号。因为是方波调制,所以此信号包含许多谐波频率成分。为得到纯净信号,需经过带通滤波,滤波器选用MAX275四阶带通滤波器,其f0=57kHz,Bf=4.8kHz, Q=f0/Bf=11.875。该信号经测试,完全符合RDS规范要求。3 数据信息接收装置接收卡硬件框图如图7所示。接收卡工作在调频频段内的某一特定频率,因此前端部分与普通调频收音机相似,包括高频放大、混频、中放等。混频信号放大后,经过57kHz带通滤波器,送至RDS解码芯片。RDS解码芯片选用SAA6579T,它直接采样输入信号并输出时钟和数据。输出的时钟信号作为同步信号接到MCU的外部中断输入口,由中断服务程序通过P1.0口读取数据。?通过硬件电路虽然能恢复出发射端送来的二进制系列的数据信号,但还需通过软件方法找到同步字、纠错、除去冗余位,将有效的数据信息通过串行口发送到信息显示装置,其软件流程如图8所示。?利用调频立体声基带信号传送数据信息,只需在各地现有调频台的基础上,在发射端增加一台FM-RE602编码器即可对在无线电波覆盖范围内的信息接收装置进行信息传输,具有覆盖面广、投资少、见效快的特点。经在武汉、哈尔滨等地进行的试验表明：系统运行稳定,数据传输可靠,对主信道信号没有产生干扰,完全达到了设计要求。毫