通信原理論文 HD Radio系統(tǒng)交織模塊 Matlab仿真

《通信原理論文 HD Radio系統(tǒng)交織模塊 Matlab仿真》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《通信原理論文 HD Radio系統(tǒng)交織模塊 Matlab仿真（5頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、通信原理論文 HD Radio系統(tǒng)交織模塊Mat lab仿真 摘要：現(xiàn)今模擬廣播技術向數(shù)字廣播技術轉換，是科技發(fā)展的必然趨勢。FM HD Radi。技術可實現(xiàn)模擬與數(shù)字節(jié)目同播，使模擬FM廣播平滑過渡到數(shù)字廣播。本文介紹了 HD Radi。系統(tǒng)物理層的加擾、信道編碼、交織、OFDM調(diào)制等模塊的原理，并對其混合模 式的交織模塊進行了 MATLAB仿真。 關鍵詞：HD Radio, MATLAB. Interleaver 一、背景 隨著數(shù)字技術的迅猛發(fā)展，模擬廣播技術向數(shù)字廣播技術轉換已成為必然趨勢。HD Radi。技術是用在AM和FM中的IBOC （帶內(nèi)同頻道）技術的發(fā)展與完善，尤其是

2、應用在FM 波段的FU HD Radi。技術系統(tǒng)，可實現(xiàn)模擬與數(shù)字節(jié)目同播，可使模擬FU廣播平滑過渡 到數(shù)字廣播，設備改造投資少。 與傳統(tǒng)的模擬AM和FM廣播以及衛(wèi)星數(shù)字聲音廣播相比，HD Radio主要有以下幾個 優(yōu)點： （1）在FM頻段廣播可以達到接近CD音質，在中波頻段廣播的音質可以達到或接近 現(xiàn)有模擬FM立體聲音質： （2）采用的數(shù)字傳輸技術，可以有效地消除多徑、多普勒頻移以及突發(fā)噪聲等其他 干擾對接收質量的影響： （3）為更高級的數(shù)據(jù)和音頻業(yè)務的產(chǎn)生提供了可能，如環(huán)繞立體聲節(jié)目、音頻節(jié)目 點播、音頻節(jié)目的存儲/重放等： （4）在保持基礎設施和頻率劃分不變、盡量不干擾現(xiàn)有模擬

3、廣播的情況下，利用現(xiàn) 有模擬廣播頻道之間的空閑頻率資源進行數(shù)字音頻廣播，廣播提供商和用戶都可以平滑地 過渡到數(shù)字廣播。 對丁?我國來說，HD Radi。系統(tǒng)非常適合我國的國情需要，在我國有著廣闊的應用前景。 主要可從以下幾個方面作一個簡單的分析： 我國幅員廣闊，城市距離較遠，而在FM波段，電波直線傳播，接收范圍有限，每個 FM電臺基本僅能覆蓋本地范圍，距離靠近的電臺彼此之間的頻點距離相對較遠，因而給 HD Radi。系統(tǒng)的可靠應用提供了很好的條件，而J1大量的空置的頻點給實驗測試提供了便 利的條件。 我國的頻譜資源緊張，管理部門很難批準一個單獨的頻段給一個新興的、市 場尚不成熟的無線

4、應用業(yè)務，這將給數(shù)字音頻廣播技術的實驗、推廣和普及帶來很大 阻力，而HD Radio系統(tǒng)不用占有新的頻譜資源，在政策層面上為數(shù)字音頻廣播的推廣掃 清了障礙。 我國屬于發(fā)展中國家，國民的消費能力有限，而HD Radi。系統(tǒng)相對低廉的接收機和 對相對較小的電臺改造成本為其發(fā)展注入了活力。 HD Radio系統(tǒng)的可實現(xiàn)模擬廣播到數(shù)字廣播的平滑過渡的特點給電臺、給聽眾、給市 場包括給該技術本身以時間和機會去發(fā)展壯大成熟，使得該技術有著很頑強的生命力。 二.HD Radio系統(tǒng)介紹 HD Radio的工作頻率和當前分配給FM電臺的頻率是一樣的。利用正交頻分復用(0FDU) 數(shù)字技術，HD Rad

5、io將新的數(shù)字信號放置于現(xiàn)有FM邊帶中的任一個之上。本文主要是對 混合模式下系統(tǒng)的物理層的幾個功能模塊的研究，如圖1。對其他幾個協(xié)議層暫不作具體 研究和討論。以下是對物理層各個模塊功能、原理的詳細介紹： 系統(tǒng)控制信息系統(tǒng)控制模塊0FDM0FDM隨機二進制序列 P1加擾模塊PIDS信道編碼模PIDSs塊PlsPlgPMIP交織模PIDSg塊圖1. HD Radio系 統(tǒng)混合模式物理層各模塊流程圖 1.加擾模塊 加擾也稱為能量擴散處理(scramble or energy dispersion),目的是將各邏輯信道 數(shù)據(jù)進行隨機化處理，使信號頻譜彌散 HD Radio系統(tǒng)加擾器如圖2中所示

6、，傳輸幀數(shù)據(jù) 向量的各個輸入比特與相應的隨機序列進行模2加運算后，所得到的即是加擾傳輸幀 (scrambled transfer frame)。模塊中共有d1個完全相同的并行加擾器，分別對應十 一個邏輯信道，系統(tǒng)根據(jù)不同的業(yè)務模式對邏 PM子載波映射模塊X信號生成模塊y(t)輯信道的配置情況，相應地選擇其中幾個加 擾器?；具^程是基于加擾器的11個狀態(tài)位和layer2的傳輸幀進行的兩次異或運算，同 時進行加擾器本身狀態(tài)位的移位操作。這11個并行加擾器的初值分別賦為 "01111111111",各個邏輯信道的數(shù)在經(jīng)過加擾之后，依然保持原來的形式，矩陣的行 列數(shù)都沒有發(fā)生改變，輸出是和輸入形式相

7、同的矩陣。 Layer2傳輸幀加擾傳輸幀(去信道編碼)2.信道編碼模塊 因為存在信道損失，采用信道編碼來增加數(shù)字信號的冗余度，從而提高可靠性。編碼 的糾錯性能與編碼率成反比。編碼器的具體參數(shù)由業(yè)務模式?jīng)Q定。其中，主要的碼率有四 種，分別為1/3、2/5、1/2、2/7,每種碼率都有對應的刪除矩陣,經(jīng)過加擾的碼流進入信 道編碼模塊，經(jīng)過Tailbiting卷積編碼后再經(jīng)過刪除矩陣，實現(xiàn)對于不同碼率的要求。 3.交織模塊 輸入的數(shù)據(jù)：交織模塊的輸入數(shù)據(jù)就是之前信道編碼模塊輸出的各個邏輯信道的矩陣。 經(jīng)過交織計算出映射位置后，在把輸入值一一賦給對應位置的輸出值。 輸出的數(shù)據(jù)：交織模塊的輸出是

8、比較特殊的，具體說來，針對主業(yè)務模式，它有三種 輸出：PM、PX1、PX2。這三種輸出矩陣的行列計算方式也有所差異，根據(jù)如下公式進行初 始化： 若是經(jīng)過交織器I、II、IH,則輸出PM： PM = zeros (B*32, J*C)--交織器 I、II、III (1)若是經(jīng)過交織器 IV,則輸出PX1或者PX2： PX1/PX2 = zeros(B*32*b/N, J*C)- —交織器 IV (2)在 MP1 業(yè)務模式 下，PM IP的輸出矩陣中就包含1個P1和16個PIDS邏輯信道的數(shù)據(jù)。這就意味著在本次 交織的程序中，需要將PIDS邏輯信道的數(shù)據(jù)完成16倍的擴展后進行輸出。 4

9、 .系統(tǒng)控制處理模塊 在上層的引導下，系統(tǒng)的控制處理模塊聚集處理并進行差分編碼使字符串(系統(tǒng)控制 數(shù)據(jù)序列)去往不同的參考子載波。系統(tǒng)控制處理通過系統(tǒng)控制信道(SCCH)從配置管理 接收輸入。利用系統(tǒng)的控制輸入,系統(tǒng)控制數(shù)據(jù)序列進行系 圖2. HD Radio系統(tǒng)物理層加擾模塊原理圖 統(tǒng)控制匯編送去61個參考副載波。這個32行、61列的矩陣r是系統(tǒng)的控制數(shù)據(jù)序列。 然后差分編碼器對每個比特序列及時地完成差分編碼。 5 . OFDM模塊 正交頻分復用(OFDM)是一種多載波調(diào)制方法，即傳送的信號不是對單一的教波進行調(diào) 制，而是對頻譜彼此相毗鄰且成正交關系的一系列教波進行調(diào)制。其基本原理

10、就是將高速 數(shù)據(jù)流通過串/并變換，變換為傳輸速率相對較低的并行數(shù)據(jù)，然后將這些并行數(shù)據(jù)分配 到大量彼此正交的子載波上進行傳輸。這樣，每個子載波上的數(shù)據(jù)持續(xù)時間相對增加，因 此可以減輕由于無線信道的多徑時延擴展所產(chǎn)生的時間彌散性對系統(tǒng)的影響。 三.Mat lab仿真 本章將對HD Radi。系統(tǒng)混合模式加擾模塊、信道編碼模塊、交織模塊進行Matlab仿 真。 仿真的輸入數(shù)據(jù)是以標準為基礎給出的隨機二進制序列，在matlab中就是一個一行N 列的矩陣。MP1模式下P1信道輸入數(shù)據(jù)是1行146176列的矩陣，PIDS信道是1行80列 的矩陣。 經(jīng)過前面對于整個FM HD Radi。系統(tǒng)的原理

11、分析和仿真，我們得出了 MP1模式下FM HD Radio系統(tǒng)的頻譜圖： 圖3,不加成型濾波和循環(huán)前綴的頻譜圖 圖4.加成型濾波和循環(huán)前綴的頻譜圖 把最后輸出的頻譜圖和標準中的頻譜圖做比較，在不加成型濾波和循環(huán)前綴的情況下, 輸出的頻譜圖和標準中的一致，數(shù)字邊帶的實現(xiàn)理想。在加上成型濾波和循環(huán)前綴之后， 得到的是接近實際情況的頻譜圖。 五.結論 本文對HD Radi。系統(tǒng)進行了介紹，針對其物理層的各個模塊進行了分析研究。最后 完成了其交織模塊的Mat lab仿真，并得到了與實際情況相近的頻譜圖。 我國是世界上FM調(diào)頻廣播應用最廣泛，擁有最多聽眾的國家，如此巨大的聽眾資源, 有必要制

12、定具有中國特色的數(shù)字廣播標準，掌握核心技術，打破技術壟斷。真誠期待我國 能有擁有自主產(chǎn)權的數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)標準出臺，使人們能早日享受數(shù)字化廣播帶來的高 品質服務。 參考文獻 ［1］程佩青.數(shù)字信號處理教程.北京：清華大學出版社，2021. ［2］徐亞沖談數(shù) 字音頻廣播的優(yōu)勢仃］-科技信息(科技教育版)2021(10) ［3］談黎紅 我國數(shù)字音頻廣 播和數(shù)字多媒體廣播的發(fā)展仃］-廣播與電視技術2021, 33(10) ［4］陳功林全球主流數(shù)字廣播技術分析［J］廣播與電視技術，2021 (1) ［5］董禮 IB0C數(shù)字無線廣播系統(tǒng)特性和播出業(yè)務M-第四屆京、津、滬、渝及全國城市有線電視 技

13、術研討會論文集，2021. 48-52 ［6］盛國芳FM HD Radio系統(tǒng)研究及覆蓋干擾分析［J］-廣播電視技術2021, 37(1) ［7］于云華帶內(nèi)同頻道數(shù)字音頻廣播關鍵技術進展［J］電子信息學報2021 (11) 7、 劉志彬高清數(shù)字廣播HD-radi。技術及試驗結果［J］廣播電視信息2021 (11) ［8］吳志勇HD Radio技術在FM頻段的應用分析［J］廣播電視技術2021 (11) ［9］ 樊昌信，曹麗娜.通信原理［M］.北京：國防工業(yè)出版社,2021. 7. ［10］ NRSC- 5?A. In-band/ on-channel digital radio broadcasting standard. 2021. 9. Ell］ IBiquity Digital Corporation, HD Radio? Air Interface Design Description Layer 1 FM, 2021-08-07. ［12］ IBiquity Digital Corporation, HD Radio? Air Interface Design Description - Layer 2 Channel Multiplex, 2021—08一23. 感謝您的閱讀，祝您生活愉快。