基于一種DRM短波通信設(shè)備的應(yīng)用研究

　　0引言

　　短波All廣播覆蓋范圍大、傳輸距離遠(yuǎn)、接收機(jī)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，一直被世界各國(guó)作為首選信息傳播的技術(shù)手段。由于技術(shù)的限制，傳統(tǒng)調(diào)幅廣播節(jié)目的單一性，易遭受由于電離層變化和頻率選擇性衰落而導(dǎo)致的固有傳輸干擾，收聽(tīng)聲音質(zhì)量不高等缺點(diǎn)愈加突出。為了將AM波段的模擬調(diào)幅廣播數(shù)字化，DRM（世界數(shù)字廣播組織）與世界各國(guó)建立了世界通用的數(shù)字AM廣播標(biāo)準(zhǔn)，并推廣數(shù)字AM廣播技術(shù)。

　　1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　短波DRM通信系統(tǒng)包括4部分，人機(jī)交互界面、信源部分、信道部分部分和收發(fā)信機(jī)部分?？傮w設(shè)計(jì)框圖如圖1所示：

　　1.1人機(jī)界面部分

　　人機(jī)界面部分由液晶顯示器、按鍵組成。液晶顯示器旁邊設(shè)置一組按鍵，通過(guò)按鍵輸入相應(yīng)的參數(shù)。人機(jī)界面采用成本低廉且外圍簡(jiǎn)單的單片機(jī)完成屏幕控制和按鍵檢測(cè)，并將設(shè)置和改動(dòng)的結(jié)果發(fā)送給單板計(jì)算機(jī)。

　　1.2信源接口部分

　　信源接口部分支持綜合業(yè)務(wù)終端、計(jì)算機(jī)或音視頻編解碼設(shè)備等。為了適應(yīng)不同業(yè)務(wù)的需要，DRM短波通信系統(tǒng)提供三種業(yè)務(wù)信源接口：

　　（1）數(shù)據(jù)通道一一連接的數(shù)據(jù)終端可以是計(jì)算機(jī)、綜合業(yè)務(wù)終端（如802）、視頻或音頻壓縮編碼設(shè)備等。該通道提供最大的傳輸容量，以滿足數(shù)據(jù)通信的需求。

　?。?）聲碼通道一一能夠連接各種聲碼設(shè)備。根據(jù)不同的聲碼器壓縮的音頻數(shù)據(jù)的流量，該通道能夠在4.8、3.6、2.4、1.2和0.6Kbps切換。該通道不使用時(shí)能夠關(guān)斷，以便為數(shù)據(jù)通道提供盡可能大的數(shù)據(jù)帶寬。

　?。?）字符通道一~能夠連接各種字符收發(fā)設(shè)備（例如：在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行超級(jí)終端程序）。該通道只有l(wèi)OObps的速度，目的是為通信雙方提供一個(gè)能即時(shí)交流的信息通道。例如短信息服務(wù)。

　　所有的信源設(shè)備都復(fù)用一個(gè)LAN口。服務(wù)的區(qū)分在單板機(jī)上的網(wǎng)口控制程序中實(shí)現(xiàn)。信源接口部分負(fù)責(zé)和信源設(shè)備通信獲取信源設(shè)備的信息，并和它們進(jìn)行信息交互實(shí)現(xiàn)流控制，狀態(tài)控制功能。

　　1.3信道部分

　　信道部分是本次研發(fā)的主體，主要由基帶部分和數(shù)字上下變頻部分組成。

　　1.3.1數(shù)字基帶部分

　　數(shù)字基帶部分完成對(duì)信源信息的處理使得他們適合在無(wú)線信道上發(fā)送，具備一定的抗突發(fā)干擾、抗差錯(cuò)能力，并和無(wú)線信道的傳輸能力相匹配。將其劃分為如下3部分：

　?。?）復(fù)用過(guò)程和解復(fù)用過(guò)程：為了實(shí)現(xiàn)三種業(yè)務(wù)的同步發(fā)送，需要對(duì)3種業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)復(fù)用到一個(gè)復(fù)用幀中。復(fù)用過(guò)程需要根據(jù)當(dāng)前的配置計(jì)算出復(fù)用幀的長(zhǎng)度，并根據(jù)這個(gè)長(zhǎng)度按照一定的優(yōu)先級(jí)為3個(gè)業(yè)務(wù)分配比特率；為了接收機(jī)能夠順利接收和解復(fù)用，在這個(gè)候還要生成FAC信道數(shù)據(jù)和SDC信道數(shù)據(jù)。

　?。?）信道編譯碼部分：對(duì)MSC、FAC和SDC通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼處理。對(duì)它們進(jìn)行能量擴(kuò)散減少連續(xù)的O或l出現(xiàn)的可能性；對(duì)MSC信道數(shù)據(jù)進(jìn)行碼流分區(qū)，以便對(duì)不同錯(cuò)誤保護(hù)要求的業(yè)務(wù)進(jìn)行分級(jí)保護(hù)、分級(jí)編譯碼按照碼流分區(qū)的結(jié)果進(jìn)行不同級(jí)別的卷積編譯碼；位交織操作是在分級(jí)編碼區(qū)域內(nèi)對(duì)位進(jìn)行交織，增加系統(tǒng)的抗突發(fā)錯(cuò)誤能力；根據(jù)用戶要求將比特按規(guī)定的星座圖進(jìn)行QAM映射；（3）OFDM調(diào)制解調(diào)：在這一部分生成導(dǎo)頻數(shù)據(jù)，組織傳輸超幀，并進(jìn)行頻域到時(shí)域的變換操作。對(duì)于接收，還要做一個(gè)同步過(guò)程，重新獲得超幀。系統(tǒng)的同步過(guò)程應(yīng)該是系統(tǒng)中最核心的技術(shù)數(shù)字基帶通過(guò)USB2.0和數(shù)字中頻系統(tǒng)數(shù)據(jù)和控制傳輸。組織后的傳輸超幀和控制信息組織后傳輸?shù)綌?shù)字中頻，由數(shù)字中頻進(jìn)行進(jìn)一步處理。

　　1.3.2數(shù)字中頻

　　數(shù)字基帶的核心器件是一塊FPGA.另外有一塊單片機(jī)實(shí)現(xiàn)USB2.O通信和控制功能。

　?。?）數(shù)字上變頻：將基帶信號(hào)變成適合發(fā)信機(jī)的射頻信號(hào)。

　　為了能連接各種現(xiàn)役的短波無(wú)線電信道設(shè)備，DRM短波通信系統(tǒng)中頻輸出頻率范圍為0.1‘5MHz，輸出幅度為-18’+ldb;（2）數(shù)字下變頻：將接收機(jī)的中頻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合數(shù)字基帶處理的基帶信號(hào)。為了能連接各種現(xiàn)役的短波無(wú)線電信道設(shè)備，DRM短波通信系統(tǒng)中頻輸入頻率范圍為12‘500KHz，輸入幅度為-35~|5dbm.

　　1.4收發(fā)信機(jī)部分

　　收發(fā)信機(jī)可以使用各種型號(hào)的短波發(fā)信機(jī)和短波收信機(jī)。

　　因?yàn)槎滩―RM通信系統(tǒng)提供的是帶寬為4.5’20KHz的正交頻分復(fù)用信號(hào)，無(wú)法通過(guò)收發(fā)信機(jī)的音頻接口（收發(fā)信機(jī)的音頻接口帶寬限制一般為300‘3000Hz，只有2.7KHz的帶寬），只能通過(guò)收發(fā)信機(jī)的中頻口進(jìn)行連接。為了保證中頻連接不受連接線路的影響，在發(fā)信機(jī)和收信機(jī)中安裝一個(gè)連接盒，對(duì)外部線路進(jìn)行隔離。

　　2硬件組成

　　DRM短波通信系統(tǒng)的硬件是由人機(jī)交互板、單板計(jì)算機(jī)和中頻合成單元和加密模塊四部分組成，如圖2所示。人機(jī)界面部分負(fù)責(zé)顯示狀態(tài)和接收控制輸入；單板機(jī)進(jìn)行整個(gè)信道編解碼和調(diào)制解調(diào)處理；數(shù)字中頻合成單元，進(jìn)行數(shù)字上下變頻和數(shù)字濾波，產(chǎn)生中頻信號(hào)。聲碼器是外購(gòu)件，用于語(yǔ)音編碼；加密模塊用于特殊通信。

　　2.1人機(jī)交互設(shè)備

　　人機(jī)界面部分的作用是設(shè)定設(shè)備運(yùn)行方式，包括對(duì)帶寬、信道適應(yīng)模式、交織、QAM調(diào)制、信道編碼率及聲碼話復(fù)用等參數(shù)的控制，同時(shí)也顯示出當(dāng)前的狀態(tài)。人機(jī)界面設(shè)備是一塊印制板i屏幕、按鍵、蜂鳴器、單片機(jī)固定在一塊印制板上，印制板固定在機(jī)箱前面板。