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本文將介紹數(shù)字音頻廣播（DAB）接收機的樣機設計。
系統(tǒng)的性能要求
歐洲DAB系統(tǒng)規(guī)定了4種模式，本設計采用的是第1種模式，具體參數(shù)如表1所示。其中，L表示一幀的符號數(shù)，K表示每個符號的子載波個數(shù)，TF表示一幀的持續(xù)時間，TNULL表示空符號持續(xù)時間，Ts表示每個符號的持續(xù)時間，Tu表示有效符號的持續(xù)時間，Δ表示保護間隔的持續(xù)時間。
表1 第1種DAB傳輸模式的具體參數(shù)
采用這一模式的設計要求為：帶寬1.536MHz，載波頻率174～240MHz，誤碼率不超過10-4。
方案原理及設計思路
1 方案原理框圖
DAB接收機原理框圖如圖1所示。DAB接收機將從天線接收到的信號經(jīng)過高頻頭轉為中頻模擬信號，放大后進行A/D變換，得到數(shù)字信號。其中A/D采樣時鐘受晶振VCXO的控制，采樣時鐘偏移由采樣時鐘同步部分估計得到。A/D轉換后的數(shù)據(jù)一路做AGC檢測去控制高頻頭的輸出，另一路經(jīng)過R/C變換成FFT所需要的兩路實虛部數(shù)據(jù)信號。時間同步部分估計得到一個時域符號的同步頭，并粗略地估計由于收發(fā)頻率不一致而引起的頻偏。經(jīng)過FFT變換后，頻率同步單元定出FFT的窗口位置，校正帶有頻偏的數(shù)據(jù)。校正后的數(shù)據(jù)經(jīng)過信道估計，得到當前實時的信道響應，經(jīng)過信道均衡處理以消除信道多徑衰落的影響，然后再經(jīng)過解映射軟判決譯碼和解擾，然后將音頻信號送入信道解碼器解碼，接著進行信源解碼和音頻綜合，最后經(jīng)D/A還原成模擬音頻?
圖1 接收機原理框圖
2 方案的設計思路
DAB接收機主要由數(shù)字下變頻、同步、OFDM解調(diào)和Viterbi譯碼四大部分構成。
數(shù)字下變頻就是把ADC輸出的中頻數(shù)字信號變?yōu)閿?shù)字基帶信號，也就是在數(shù)字上實現(xiàn)頻譜的下搬移，主要包括希爾伯特變換、頻譜下搬移及降采樣等。
同步部分按功能包括符號定時同步、載波頻率同步和采樣時鐘頻率同步，以FFT為界可以分為時域同步和頻域同步兩部分。
OFDM解調(diào)包括FFT和差分解調(diào)等，經(jīng)FFT和差分解調(diào)后的數(shù)據(jù)再經(jīng)過頻域解交織后進行QPSK解映射及量化，送給后續(xù)Viterbi譯碼器進行軟判決譯碼。
對OFDM解調(diào)送來的數(shù)據(jù)提取快速信息信道(FIC)數(shù)據(jù)進行解收縮、Viterbi譯碼、解擾，得到復合結構信息(MCI)，再利用MCI對主業(yè)務信道(MSC)數(shù)據(jù)進行譯碼。
DAB接收機硬件電路設計
1 方案結構框圖
根據(jù)對DAB接收機組成部分的分析，本次設計采用FPGA+DSP的設計方案，DAB接收機完整的結構框圖如圖2所示。DAB信號從天線接收后進入高頻頭部分，選出所需的頻率塊，然后將選出的高頻信號送入混頻器，變?yōu)橹行念l率為38.912MHz、帶寬為1.536 MHz的中頻信號，中頻信號濾掉無用的頻譜部分后再經(jīng)頻率變換和濾波，變?yōu)橹行念l率為2.048 MHz、帶寬為1.536MHz的基帶信號。然后進入ADC，采樣速率為8.192MHz，轉換成數(shù)字信號后進入FPGA。FPGA完成并串轉換，同步和解調(diào)， 以及VCXO所需的控制電路等。處理后的數(shù)據(jù)進入DSP，DSP外部時鐘為24.5MHz，所以DSP可進行4倍頻，工作于100MHz。DSP中完成解交織、Viterbi譯碼、解擾以及音頻解碼，最后數(shù)據(jù)被送入DAC，恢復出原始模擬信號，送入喇叭即可收聽。
圖2 接收機的結構框圖
