基于一种DRM短波通信设备的应用研究

　　0引言

　　短波All广播覆盖范围大、传输距离远、接收机简单、价格低廉，一直被世界各国作为首选信息传播的技术手段。由于技术的限制，传统调幅广播节目的单一性，易遭受由于电离层变化和频率选择性衰落而导致的固有传输干扰，收听声音质量不高等缺点愈加突出。为了将AM波段的模拟调幅广播数字化，DRM（世界数字广播组织）与世界各国建立了世界通用的数字AM广播标准，并推广数字AM广播技术。

　　1系统总体设计

　　短波DRM通信系统包括4部分，人机交互界面、信源部分、信道部分部分和收发信机部分。总体设计框图如图1所示：

　　

　　1.1人机界面部分

　　人机界面部分由液晶显示器、按键组成。液晶显示器旁边设置一组按键，通过按键输入相应的参数。人机界面采用成本低廉且外围简单的单片机完成屏幕控制和按键检测，并将设置和改动的结果发送给单板计算机。

　　1.2信源接口部分

　　信源接口部分支持综合业务终端、计算机或音视频编解码设备等。为了适应不同业务的需要，DRM短波通信系统提供三种业务信源接口：

　　（1）数据通道一一连接的数据终端可以是计算机、综合业务终端（如802）、视频或音频压缩编码设备等。该通道提供最大的传输容量，以满足数据通信的需求。

　　（2）声码通道一一能够连接各种声码设备。根据不同的声码器压缩的音频数据的流量，该通道能够在4.8、3.6、2.4、1.2和0.6Kbps切换。该通道不使用时能够关断，以便为数据通道提供尽可能大的数据带宽。

　　（3）字符通道一~能够连接各种字符收发设备（例如：在计算机上运行超级终端程序）。该通道只有lOObps的速度，目的是为通信双方提供一个能即时交流的信息通道。例如短信息服务。

　　所有的信源设备都复用一个LAN口。服务的区分在单板机上的网口控制程序中实现。信源接口部分负责和信源设备通信获取信源设备的信息，并和它们进行信息交互实现流控制，状态控制功能。

　　1.3信道部分

　　信道部分是本次研发的主体，主要由基带部分和数字上下变频部分组成。

　　1.3.1数字基带部分

　　数字基带部分完成对信源信息的处理使得他们适合在无线信道上发送，具备一定的抗突发干扰、抗差错能力，并和无线信道的传输能力相匹配。将其划分为如下3部分：

　　（1）复用过程和解复用过程：为了实现三种业务的同步发送，需要对3种业务的数据复用到一个复用帧中。复用过程需要根据当前的配置计算出复用帧的长度，并根据这个长度按照一定的优先级为3个业务分配比特率；为了接收机能够顺利接收和解复用，在这个候还要生成FAC信道数据和SDC信道数据。

　　（2）信道编译码部分：对MSC、FAC和SDC通道的数据进行编码处理。对它们进行能量扩散减少连续的O或l出现的可能性；对MSC信道数据进行码流分区，以便对不同错误保护要求的业务进行分级保护、分级编译码按照码流分区的结果进行不同级别的卷积编译码；位交织操作是在分级编码区域内对位进行交织，增加系统的抗突发错误能力；根据用户要求将比特按规定的星座图进行QAM映射；（3）OFDM调制解调：在这一部分生成导频数据，组织传输超帧，并进行频域到时域的变换操作。对于接收，还要做一个同步过程，重新获得超帧。系统的同步过程应该是系统中最核心的技术数字基带通过USB2.0和数字中频系统数据和控制传输。组织后的传输超帧和控制信息组织后传输到数字中频，由数字中频进行进一步处理。

　　1.3.2数字中频

　　数字基带的核心器件是一块FPGA.另外有一块单片机实现USB2.O通信和控制功能。

　　（1）数字上变频：将基带信号变成适合发信机的射频信号。

　　为了能连接各种现役的短波无线电信道设备，DRM短波通信系统中频输出频率范围为0.1‘5MHz，输出幅度为-18’+ldb;（2）数字下变频：将接收机的中频信号转变为适合数字基带处理的基带信号。为了能连接各种现役的短波无线电信道设备，DRM短波通信系统中频输入频率范围为12‘500KHz，输入幅度为-35~|5dbm.

　　1.4收发信机部分

　　收发信机可以使用各种型号的短波发信机和短波收信机。

　　因为短波DRM通信系统提供的是带宽为4.5’20KHz的正交频分复用信号，无法通过收发信机的音频接口（收发信机的音频接口带宽限制一般为300‘3000Hz，只有2.7KHz的带宽），只能通过收发信机的中频口进行连接。为了保证中频连接不受连接线路的影响，在发信机和收信机中安装一个连接盒，对外部线路进行隔离。

　　2硬件组成

　　DRM短波通信系统的硬件是由人机交互板、单板计算机和中频合成单元和加密模块四部分组成，如图2所示。人机界面部分负责显示状态和接收控制输入；单板机进行整个信道编解码和调制解调处理；数字中频合成单元，进行数字上下变频和数字滤波，产生中频信号。声码器是外购件，用于语音编码；加密模块用于特殊通信。

　　

　　2.1人机交互设备

　　人机界面部分的作用是设定设备运行方式，包括对带宽、信道适应模式、交织、QAM调制、信道编码率及声码话复用等参数的控制，同时也显示出当前的状态。人机界面设备是一块印制板i屏幕、按键、蜂鸣器、单片机固定在一块印制板上，印制板固定在机箱前面板。