高清数字调频广播系统物理层的仿真研究

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1、高清数字调频广播系统物理层的仿真研究:数字音频广播（DigitalAudioBroadcasting，简称DAB）是一种全数字方式多载波无线传输系统。FMIBOC（in-bandon-channel，带内同频）DAB系统是一种数字音频广播解决方案。IBOCDAB系统的三个底部协议层：传输层、数据链路层、物理层各层之间数据音频的传输过程。音频和数据信号从数据链路层通过服务接入点接口进人物理层，依次经过加扰、信道编码、交织后经OFDM子载波映射后，最终将生成的OFDM信号通过发射子系统传输出去。本文将对物理层上的各个部分进行分

2、析，得出一种基于FMIBOC行业标准的数字仿真方法。本方法采用的实验平台为MATLAB.　　关键字：IBOCFM高清数字广播物理层加扰信道编码交织OFDM子载波映射　　：TN911.6　　　　一、简介　　数字音频广播（DigitalAudioBroadcasting，简称DAB）是一种全数字方式多载波无线传输系统。比起模拟制式广播，其优势是显而易见的：具有很强的抗多径干扰能力，纠错能力强，可保证高速移动状态下的接收质量；能提供类CD音质；发射功率小、覆盖范围广，大大提高了频谱利用率；还可附加传送音频业务以外的各种数据业务，

3、例如广播电文、静止画面等，甚至可以对移动的TV接收机传送电视节目。　　目前，国际上已经形成标准的地面数字音频广播(DAB-T,30MHz以上频段)，主要有欧洲的Eureka-l47DAB和美国的IBOCDAB两种。IBOCDAB是由美国研究的“带内同频(IBOC，In-BandOn-Channel)”数字声音广播系统，他与目前所实行的模拟广播电台使用相同的载波频率，并利用频率分隔和调制方式的不同，实现数字节目和模拟节目的同时播出。因此，他兼容原有的模拟广播频率，无需再重新规划和分配新的频段，发射塔和天线等都可以得到重新利用

4、，很容易实现模拟到数字的转变。　　二、IBOC系统的物理层　　FMIBOCDAB系统物理层各传输处理模块，音频和数据信号从数据链路层通过SAP(serviceaccesspoint)接口进人Layer1，依次经过加扰、信道编码、交织、OFDM子载波映射后，最终将生成的OFDM信号通过发射子系统传输出去。物理层结构如图2-1：　　1、加扰也称为能量扩散处理(scrambleorenergydispersion)，目的是将各逻辑信道数据进行随机化处理，使信号频谱弥散。FMIBOCDAB系统加扰器如图2-2中所示，传输帧数据向量

5、的各个输入比特与相应的随机序列进行模2加运算后，所得到的即是加扰传输帧（scrambledtransferframe）。模块中共有十个完全相同的并行加扰器，分别对应十个逻辑信道，系统根据不同的业务模式对逻辑信道的配置情况，相应地选择其中几个交扰器。　　2、FMIBOCDAB系统对各数据帧采用Tailbiting卷积编码。与零结尾卷积码不同，Tailbiting卷积编码是将每个数据帧的最后M个比特（M为卷积编码器的移位寄存器个数）初始化移位寄存器，因此，在结束对该数据帧编码时，编码器的状态又会回到原来的初始状态如图2-3所示

6、。而零结尾卷积编码是将编码寄存器初始化为零，同时在信息序列的结尾添加M个0尾比特，使得编码结束时寄存器的状态重新回到状态0。　　3、下图是PMIP在业务模式MP1下输出的交织矩阵PM该交织矩阵由个交织块组成（其他类型的交织矩阵结构类似），每个交织块是一个32*36的子矩阵，并且在每个IP所输出的交织矩阵中，逻辑信道将失去其确定性，即每个输出矩阵中可能由一个或多个逻辑信道组成。像在MP1业务模式下，PMIP的输出矩阵中就包含1个P1和16个PIDS逻辑信道的数据。这两个逻辑信道的传输帧经过信道编码，P1逻辑信道的传输帧长度由

7、146176bits/frame增加为365440bits/frame（2/5的双边带编码率），PIDS逻辑信道的传输帧的长度由80bits/frame增加为200bits/frame（2/5的双边带编码率），帧速率不变。将P1逻辑信道的一个传输帧向量表示为i={0，1……N-1}，根据交织器I代数公式（见附录），每一个帧向量元素输出到特定分区交织块中的某一行某一列，并将剩余的空缺比特位置留给PIDS逻辑信道帧，PIDS逻辑信道传输帧根据交织器Ⅱ代数公式，也将每一个帧向量比特对应输出到PM矩阵中，经过一个PIDS传输帧之后

8、，PM中第一行交织块被填满，这时就可以将这行交织块中的比特数据逐行读出，用于OFDM子载波映射，等到处理完16个连续的PIDS传输帧后，整个PM矩阵被全部填满，当下一个传输帧到来时，整个交织过程又会重新开始。由此可得，P1逻辑信道交织器的交织深度刚好为一个P1传输帧周期Tf，PIDS逻辑信道交织器的交织