ＤＲＭ广播系统及接收机技术

1、本文格式为Word版，下载可任意编辑 广播系统及接收机技术 本文首先介绍了DRM(Digital Radio Mondiale，世界数字播送)系统，然后分析议论了其关键技术的实现方法，结果给出了两种DRM接收机方案该接收机可以实现从当前的模拟播送到数字播送的平滑过渡 引言 目前工作于中波和短波波段的调幅播送质量远远低于人们的收听要求，2022年制定的数字音频播送DRM技术标准，是一种在原中短波频带内，仍占用9kHz(或10kHz)带宽，可供给无干扰的接近调频立体声质量的播送技术。DRM播送是继调幅播送、调频播送之后的第三代播送方式，它的展现标志着播送系统正由模拟向数字体制过渡。目前，国内外采用

2、的DRM接收机大多基于PC的DRM软件接收机，已经对比成熟，但其应用范围受到确定限制。因此为促进DRM系统的推广，需要一种本金较低、稳当性高、体积小和携带便当的硬件DRM接收机。 DRM系统采用OFDM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。图1和图2分别给出了DRM放射系统布局和接收终端原理图。 DRM系统关键技术 DRM关键技术包括OFDM调制解调、信道估计和同步等。 OFDM调制与解调技术 OFDM系统实现如图3所示。发送数据在频域举行编码映射，经过IFFT运算变换到时域： 式中Xn，k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

3、周期，子载波间的频率间隔为f=1/T，整个符号周期为T+Tg，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码元前加上养护间隔T=LT/N。养护间隔大于最大时延扩展，这样全体时延小于养护间隔的多径信号将不会延迟到下一个码元期间，因而有效地消释了码间串扰。OFDM信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放射到信道。 接收端的处理过程与放射端相反，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，再举行FFT得到一个符号的数据。对所得数据举行均衡，以校正信道失真。然后举行译码判决和并串变换，恢复出原始的

4、二元数据序列。表1给出了DRM系统OFDM参数。 信道估计是举行相关检测、解调和均衡的根基。DRM系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，获得全体时刻的信道信息。OFDM信道估计算法采用最小平方差(LS)算法和线性最小均分差(LMMSE)算法。其中LS算法定义为： H*k，LS=Yk/K/Hk=Hk+=Hk+Nk/Kk=Hk+vk(2) 其中k的分布按照导频分布规律，H*k，LS代表在子载波k点经过LS估计得到的信道信息，xk是发送值，Yk是经过信道的接收值，Nk为噪声，其中条件方差为E(|Vk|2|xk|)=22n/|X

5、k|2。LS算法计算量较少，但是其中的误差Vk也大。为了裁减误差影响，可以采用LMMSE算法举行平滑，它是基于估计信道的自相关函数R。和信道噪声方差2得到的，导频处的信道估计值为： h*LMMSE=RhRh+2n(xxH)-1-1h*LSLS(3) 其中h*LS和h*LMMSE是LS和LMMSE估计得到的导频处的信道值。信道相关矩阵为Rn=E(hhH)。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。LMMSE要比LS性能要好4dB左右，但计算量LMMSE要比LS繁杂。在DRM系统中，用于信道估计的导频定义为Ps，k=as，kej2 vs，k，通常as，k=2 1/

6、2，对于一些边界子载波as，k=2。 同步技术 DRM系统是连续传送模式，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举行稳当的有效信号检测，然后举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5给出了使用信道2(典型中波)、鲁棒模式B、SNR=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。 接

7、收机终端方案 基于软件无线电的DRM接收机 1)基于TMS320DM6446的接收机硬件平台 基于软件无线电技术DRM接收机的硬件平台如图6所示，考虑到具有体积小、稳当性高、本金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为核心的硬件平台。利用DSP芯片强大的信号处理才能，来完成OFDM解调、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操纵及管理。 该终端硬件平台包括调谐器、操纵和DSP处理三个模块。调谐器模块主要由前端调谐器、混频器及滤波器组成，作用是为系统供给适合的中频信号。接收机前端应选用灵敏度高、动

8、态范围大、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、自动增益操纵、AM/FM解调、PLL锁相 环和质量监测等，具有集成度高、所需外围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。操纵模块主要由DM6446中的ARM9组成，配以外围电路实现系统的操纵及管理。DSP处理模块是本终端的核心模块，主要由DM6446中的TMS320 C64x+组成，经模数变换后的数据流被送入DSP，完成DRM信号的解调、信道解码及解复用任务，结果将结果输出给ARM9，得到音频信号。 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举行接收，以便滤除杂波，

9、提高整个接收机的信噪比，巩固灵敏度指标。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50和插入损耗为6dB。 TDA7511内部具有两个混频器，其先将天线收到的信号混频到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，操作生动。A/D采样用于

10、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高速模数转换器，信噪比为71dB，杂散动态范围为85dB。 TMS320DM6446是具有双核达芬奇架构的产品，具有高性能、低功耗、大存储容量和外设接口生动等优点，可以添加接收机硬件平台性能、生动性和稳当性。外接存储器连接到其EMIF接口，由FLASH和SDRAM组成。FLASH选用一个512K8b的AM29LV040B芯片，用于存放应用程序，SDRAM选用16MB的HY57V281620芯片。系统工作时，FLASH中的程序

11、在工作时被复制到DM6446的内部存储空间，并在内部存储器中开头运行，而外部的16MB SDRAM主要用于存储处理后的数据。为了更便当地与计算机交换数据，设置了RS232接口USB接口。 图6的调谐器片面也可采用Mirics公司MS1001多频段移动播送调谐器，实现DRM、模拟AM、FM和DAB的多制式移动播送功能。 2)DRM接收机软件总体流程 接收机程序分两片面，其中C64x+DSP主要完成OFDM解调、信道解码及解复等功能，并将结果输出给ARM926，然后由ARM926完成音频、数据解码和系统的操纵及管理功能。其程序流程如图7所示。 基于专用集成电路的DRM接收机 图8给出了基于DRM专用集成电路TMS320 DRM350的多制式接收机方案。 TMS320 DRM300/DRM350是TI公司推出的世界第一块支持DRM标准的专用单芯片。RS500是RadioScape推出的基于TI DRM300与DRM350芯片的模块，支持DRM、模拟AM、FM和DAB标准，RS500模块实现了图6中的全部DRM接收机功能。以RS500为根基，可以快速、低本金地开发出稳当性高的多制式便携式DRM接收机。图8就是一种本金较低、稳当性高、体积小和携带便当，可接收DRM、模拟AM等多制式播送信号的接收机方案，外部MCU单片机，通过I2C操纵RS500的配置及工作。 终止语 本文主要研究了DR