数字声音广播系统信道编码调制器的设计

许 磊

（甘肃省甘南藏族自治州广播电视台 甘肃 甘南 747000）

0 引言

数字声音广播系统是多种高科技技术结合后最终的产物，该系统主要运用了编码正交频分复用传输方法，有效地保证了数字信号广播（DAB）/数字版权管理（DRM）编码调制水平，为了充分发挥和利用数字声音广播系统的应用优势，提高信道调制编码器运行性能，如何科学地设计和实现信道编码调制器是技术人员必须思考和解决的问题。

1 系统信道编码模块结构与功能设计

DAB 系统主要用到了以下两种逻辑信道，一种是主业务信道（MSC），另一种是快速信息信道（FIC），这两种信道主要用于对相应编码的处理，并完成对相关映射方案的制定。DRM 系统主要包含主业务信道（MSC）、快速存取信道（FAC）、业务描述信道（SDC）三个逻辑信道，这三个信道所使用的编码和符号映射方案具有一定的差异性[1]。信道编码总体功能框如图1所示，从图1中可以看出，信道编码模块主要是由以下几个模块组成，分别是能量扩散模块、比特交织模块和编码模块。

图1 信道编码总体功能框图

1.1 能量扩散模块设计

通过采用多路传输的方式，完成对数字信号广播系统专业模块的分配，并严格按照逻辑信道保护相关标准和要求，科学地划分比特流。能量扩散模块在实际运用中，需要借助二进制序列，采用随机化处理的方式，不断地扩散频道，降低“0”和“1”出现频率，从而提高比特定时恢复速度。将原始序列和伪随机比特序列进行求和[2]，从而获得相应输出信号，该信号主要用于对能量扩散处理，并通过复用这些生成多项式，完成对能量扩散模块的科学化设计，为用户带来良好的使用体验。

1.2 卷积输码模块设计

充分结合纠错能力等因素的基础上，数字信号广播系统和数字版权管理系统的信道编码在实际设计中，需要将存储深度设置为6，并借助卷积码，对存储的约束长度设置为7。同时，结合卷积编码器，将信道编码率统一设置为1/4，另外，通过利用编码率，完成对传输环境和敏感数据的编码处理。为了进一步地提高差错保护性能，需要利用编码率，对那些不需要的数据进行删除，码位无需全部传送，并结合所选用的特定规则[3]，对实际传送的码位进行收集和整理，并结合编码器所对应的编码率，从而实现对重要数据的有效保护，另外，通过采用删除方案的编码方式，不断地提高源比特重要性程度。数字版权管理系统在实际设计中，需要利用速率兼容删除卷积码（RCPC），同时，将差错保护和符号映射进行充分结合，不断地提高易受信道噪声干扰比特，并采用差错编码保护法[4]，对编码误差概率进行平衡处理，确保低误码率和高编码率始终处于均衡状态。另外，通过对分层模块进行科学化设计，并制定数字版权管理编码调制方案，有效地降低编码调制复杂度，从而保证卷积输码模块实现效果。

1.3 符号映射模块设计

符号映射模块在实际设计中，数字信号广播系统和数字版权管理系统所采用的映射模式具有一定的差异性。其中，数字信号广播系统所采用了四相相对移模式，并结合所设置的比特矢量，对系统OFDM 符号进行科学化设计。数字版权管理系统在实际运行中，由于受到频谱特性和带宽等因素限制，不断地提高系统的抗干扰能力[5]，确保所获取的数据率传输的安全性和可靠性。单个逻辑信道在实际运用中，要采用正交幅度调制的方式，对主业务信道进行科学化设计，确保数字版权管理系统表现出较高的抗干扰能力，同时，通过使用发射台，对信道传输条件进行科学设置，并选用质量达标的音频[6]。对于快速访问信道而言，需要利用正交幅度调制方案，完成对逻辑信道的科学化设计，只有这样，才能最大限度地提高系统信道编码调制器设计质量。

2 系统信道调制模块结构与功能设计

对于正交频分复用调制而言，凭借着自身抗多径干扰能力高、操作简单等特点，被广泛地应用于无线广播与通信领域中，并取得了良好的应用效果，另外，在数字信号广播系统和数字版权管理系统的应用背景下，通过采用正交频分复用调制方式，不断地优化和完善频率交织功能，在此基础上，采用运算处理模式，确定正交频分复用符号，同时，还要科学地设计和开发传输帧相关多功能单元。DRM 系统信道调制模块结构设计示意图如图2所示，从图2中可以看出，数字信号广播系统的信道调制模块主要是由频率交织模块、同步信道符号生成器模块、正交频分复用符号映射器模块、正交频分复用符号生成器模块四个模块组成，这些功能在实际设计中，所选用的开发工具和开发语言分别是eclipse、JAVA，整个web 展示主要运用了以下三种技术，分别是JSP 技术、Spring 技术和Hibernate 技术，其中，频率交织模块设计主要用到了JSP 技术；同步信道符号生成器模块设计主要用到了Spring 技术；正交频分复用符号映射器模块设计、正交频分复用符号生成器模块设计均用到了Hibernate 技术。

图2 DRM 系统信道调制模块结构设计示意图

2.1 频率交织模块

该模块在实际设计中，需要严格按照所设置好的规则，将传输帧科学地分配和传输到载波上，有利于最大限度地提高突发性差错能力。数字信号广播系统通过利用主业务信道，对所需要的数据进行频率交织处理，从而获得所需要的频率数据处理结果，为后期系统信道调制处理提供重要的依据和参考，同时，还最大限度地提高了重要数据的利用率。

2.2 同步信道符号生成器模块

该生成器在实际设计中，需要结合无线信道的特性，从根本上解决接收端频率同步、时间同步等问题，将发射机识别信息空符号和相关参考符号统一添加到正交频分复用符号中，然后，借助正交频分复用符号，对这些多种符号进行统一处理，从而保证这些符号处理的规范性和合理性，避免因符合处理不科学而降到符合应用效果，进而引发信道失真问题，甚至，还会造成重要信道数据的丢失、泄露，为相关人员带来不可估量的经济损失。

2.3 正交频分复用符号映射器模块

通过利用该映射器，可以将同步信道符号等相关重要信息安全、可靠地传输到载波中，并对其进行科学分配，以保证重要数据利用率。同时，在交频分复用符号映射器的应用背景下，将重要的同步信道符号呈现在相关人员面前，便于相关人员更好地查看和调用这些信道符号，为后期更好地开展信道编码调制工作提供重要的依据和参考。

2.4 正交频分复用符号生成器模块

通过利用该生成器，将所需要的信息单元与正交频分复用符号进行充分结合，从而获得信号的安全化发送。在此基础上，结合传输帧所对应的正交频分复用符号数，完成对该符号载波数量的科学化设置，同时，还要结合传输帧周期，完成对频道序列的科学化设计，并结合数字信号处理需求，对离散傅里叶逆变运算进行科学化设计，对于数字版权管理系统而言，内部所含有的信道调制模块主要是由单元交织、导频发生器、正交频分复用符号单元映射三个部分组成。

2.4.1 单元交织

通过采用单元交织的方式，向无线信道安置相应的正交载波符号，从根本上解决时间与频率不符所引起的信号失真问题，单元交织主要包含以下两种方式，一种是短交织方式，另一种是长交织方式，所采用的交织方式不同，单元交织结果也存在一定的差异。

2.4.2 导频发生器

对于导频发生器而言，其产生物主要包含以下两种，一种是幅度，另一种是导频单元，通过利用这些产生物，可以更好地估计和接收机信道。另外，对于数字版权管理系统而言，其导频单元主要包含时间参考电源、频率参考单元。

2.4.3 正交频分复用符号单元映射

通过采用该符号单元映射模式，可以将导频单元等相关传输信息分配到子载波中，并严格按照信道编码调制相关标准和要求，将相关正交载波符号分配到相应的子载波中，并将单次传输帧所对应的传输时间统一设置为400 ms。另外，数字版权管理系统内部所含有的正交频分复用符号生成器，通过利用该符号生成器，可以对需要传输的信息单元进行合成处理，使其形成相应的正交频分复用符号，这为后期正交频分复用符号的精确化描述打下坚实的基础。

3 系统信道编码调制器实现方案

3.1 主要芯片选择

要想确保所设计的数字声音广播系统信道编码调制器可以用于能量扩散、卷积编码可删除、符号映射等处理，需要结合调制器应用需求，对以上运算进行科学处理。另外，为了确保所设计的系统信道编码调制器具有设备体积小、安全可靠性高、成本低等特点[7]，需要使用数字信号处理（DSP）芯片，保证调制器设计水平。另外，在进行仿真分析的基础上，使用某IT 公司所研发的高端数字信号处理芯片，完成对信道编码调制模块核心芯片的科学化设计，并将数字信号处理芯片的超高运算速度设置为32位，并利用单片，想法运算任务进行执行，从而保证信道编码调制水平。在此基础上，通过借助先进工艺技术，将逻辑单元、嵌入存储器、数字信号处理模块进行有效组合，确保该信道编码调制器具有强大的I/O 功能。

3.2 电路模块结构与组成设计

电路模块结构与组成在实际设计中，通过结合系统处理相关标准和要求，完成对接口的输入和输出，模块硬件结构与组成示意图如图3所示，整个电路以DSP 和现场可编程逻辑门阵列（FPGA）为核心，将非易失存储器设置到数字信号处理外围中，并将EI 接口部分与频率进行有效的结合[8]，从而完成对芯片（DDS）的构建，二维动画软件（FLASH）主要用于对固化程序的查找和使用，同步动态随机存储器（SDRAM）主要用于对系统相关加载程序的存放以及相关查找表的制定，确保数字信号处理效率和效果得以大幅度提高，这为后期输入数据的存储打下坚实的基础。通过运用数字信号处理模块，完成对中间数据和输出数据的全面化采集和整理。EI 接口部分在实际运用中，需要借助接收复用器端，完成对所需处理数据流的安全化传输，当整个模块处理操作完成后，可以利用频率合成芯片，将相关数据直接传输到发射机，确保中频信号输出的系统性和完善性。

图3 模块硬件结构与组成示意图

3.3 数字声音广播编码调制器功能实现

对于编码调制器而言，当其操作结束后，通过利用现场可编程逻辑门阵列接收模块，获取所需要的复用器数据流，当帧同步、卷积编码处理完毕后，需要将编码处理后的数据安全、可靠地传输到数字信号处理芯片中，并利用数字信号处理芯片，对二维动画软件程序进行加载固化处理，确保编码处理后的数据形成相应的帧，同时，利用单元映射器（OFDM）子载波，对控制单元和信息单元进行科学的分配，从而获得单元映射器载波映射模式，在此基础上，还要采用IFFT 运算模式，对所获取的保护间隔数据进行插入处理，并将最终结果传输到现场可编程逻辑门阵列中，同时，采用频载波调制的方式，将所获得的基带调制信号安全、可靠地传输到频率合成芯片中，确保所输出的中频信号结果具有较高的精确性和真实性。

4 结语

综上所述，本文所设计的数字声音广播系统信道编码调制器具有设备体积小、操作简单方便、软件易升级、安全可靠等特点，另外，通过调试和测试软件、硬件，发现该信道编码调制器可以实现对多种处理任务的有效执行，这表明该调制器完全符合相关研制相关标准和要求。