DRM广播系统及接收机技术

2009-04-23 16:56:54来源:今日电子 作者:未知热度:

引言

目前工作于中波和短波波段的调幅广播质量远远低于人们的收听要求,2004年制定的数字音频广播DRM技术标准,是一种在原中短波频带内,仍占用9kHz(或l0kHz)带宽,可提供无干扰的接近调频立体声质量的广播技术。DRM广播是继调幅广播、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由模拟向数字体制过渡。目前,国内外采用的DRM接收机大多基于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系统的推广,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发射系统结构和接收终端原理图。

图2 接收终端结构原理图

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

(1)

式中Xn,k表示第n个符号,第k个子信道上调制的信号T为子载波上的符号周期,子载波间的频率间隔为Δf=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码元前加上保护间隔Tg=LT/N。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OFDM参数。

(2)

信道估计是进行相关检测、解调和均衡的基础。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,获得所有时刻的信道信息。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:

其中k的分布服从导频分布规律,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│)=2δ2n / │Xk│2。LS算法计算量较少,但是其中的误差Vk也大。为了减少误差影响,可以采用LMMSE算法进行平滑,它是基于估计信道的自相关函数Rh和信道噪声方差δ2n得到的,导频处的信道估计值为:

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Rh=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复杂。在DRM系统中,用于信道估计的导频定义为 Ps,k=as,k ej2πν[s,k] ,通常as,k=21/2,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B、SNR=3

责任编辑:xiaolin

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