基于软件无线电技术的数字调幅广播系统

2 软件无线电技术的发展

软件无线电技术是近年来新兴的一种技术，它最早由MITRE公司的约瑟夫·米托拉（Joseph.Mitola）在1992年5月“美国远程系统会议（National Telesystems Conference）”上提出。该项技术一经提出就在世界上产生了重大影响，受到了各方的高度重视。

软件无线电技术的核心思想是软件无线电技术将宽带的A/D变换器尽可能的靠近射频天线，即尽可能早的将接收到的模拟信号转化为数字信号，最大程度上通过DSP软件来实现通信系统的各种功能。图1为理想软件无线电系统组成框图。

作为软件无线电技术载体的软件无线电电台是“用软件定义波段、调制方式、信号波形的电台。信号波形由数字信号采样产生，用宽带的数模转换器转换成模拟信号，可能还要由中频上变频到射频。类似地，接收机使用宽带的模数转换器获得该软件无线电电台节点所有波段的信号。接收机用通用处理器上的软件完成信号的提取，下变频和解调。”（约瑟夫·米托拉给软件无线电电台做的定义。）

理想的软件无线电电台应该拥有在全频带工作的能力，具有极大的灵活性，任何功能的改变或增加都可以通过软件升级来完成。由于实际条件的限制，比如宽带前端射频模块的性能不够理想、宽带A/D/A的工作带宽和采样速率有限、DSP的处理能力不足、总线数据受限等，导致在目前的技术条件下无线实现上述理想软件无线电系统。为了使得软件无线电技术可以应用于实践，就在理想软件无线电系统的基础上增加了若干限制条件，使得软件无线电牺牲了一些灵活性，换来了可实现性。
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    考虑到DRM目前的牺牲性，为了减小研发的风险，可以考虑采用软件无线电技术研制发射接收设备，在目前模拟数字混合暑期可以兼容原有的模拟设备，随着社会的发展，当DRM技术成为主流技术时通过软件升级就可以将用于兼容的资源专用作数字广播质量的提升，从而最大限度的保护用户的利益。

3 基于软件无线电技术的DRM系统

3.1 DRM的主要标准介绍

2001年4月4日ITU已通过DRM的标准建议书为ITU-RBS.1514,2001年9月通过欧洲标准为ETSI TS 101 980 V1.1.1。单个调幅频道码率可达24kbps，双频道可达72kbps。在ETSI TS 101 980 V1.1.1标准中，主要规定了了频道使用模式、信源泉编码方式、复用情况、信道编码与数字调制方式等内容。

具体来说DRM信号有三种频道使用模式：半个频道、一个频道和四个频道。半个频道的模式可以用作模拟和数字同播，作为模拟和数字广播的平滑过渡的方法。信源编码推荐了四种方式：MPEG-4 AAC（高级音频编码），MPEG CELP（刺激线性预测编码），MPEG HVXC（谐波矢量刺激编码），SBR（频带复制编码）。复用情况比较复杂，包括信道复用、帧复用、业务复用、数字复用等。信道编码与数字调制方式包括扰码生成多项式（x9+x5+1）、TCM编码方式采用删除卷级码与QAM调制结合的方式，交织深度分为短交织（交织长度为0.4s）和长交织（交织长度为2s），数字调制方式采用OFDM和QAM调制。

3.2 国外同类产品（SKYWAVE2000）的性能

SKYWAVE 2000采用的基本技术情况如表3所示。

表3 SKYWAVE 2000采用的基本技术情况

SKYWAVE 2000的数字编码与调制原理框图见图2。

3.3 基于软件无线电技术的DRM系统接收机

鉴于广播的特点：带宽窄，一般为9kHz～10kHz；信号动态范围大，短波波段的动态范围高达120dB以上。在软件无线电电台选用实现方案方面必须予以考虑。根据文献[2]的论述，选择了基于中频采样技术的体系结构：在A/D/A与天线之间增加一个宽带变频模块，将全频带的信号变频为一个固定的中频，通过对该中频处理实现预定的功能。图3所示为中频采样软件无线电系统的组成框图。

3.4 基于软件无线电技术的DRM系统发射机

由于广播自身的特点，相比于接收机，发射机的研制更为复杂。基于软件无线电技术的DRM系统发射机由三个较为独立的子系统：数字编码与调制子系统、模拟处理子系统和发射子系统组成，其组成框图及相互关系见图4。

数字编码与调制子系统主要负责数字信号处理和幅度、相位的计算；模拟处理子系统负责将I、O的基带复信号变换到无线发射频率的调相信号或幅相信号；发射子系统实现功率放大及信号发射。

图5

   

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