单板计算机 - 基于一种DRM短波通信设备的应用研究

　　2.2单板计算机

　　选择使用Intel/英特尔的D2500HN，用于实现基带部分功能，主要包括信源处理、信道编译码和OFDM调制解调三个部分，它还要完成和人机界面的通信功能，实际是一个功能强大的小型化PC，其接口能够满足各种内外板卡连接需求，通过专门的调制软件即可实现信号处理和信道编码等功能。

　　2.3中频合成单元构成和主要器件

　　中频合成单元基于软件无线电技术，采用大规模可编程器件以及高速数模转换器件，产生低杂散、低相噪的高性能中频信号，其输出中频范围为0.1’5MHz，输入中频信号范围为12‘500KHz：可与目前大多数在役通信发射机和接收机匹配。此外，为实现与原有通信系统兼容，中频合成模块还为发信机连接盒提供中频切换指令。

　　中频合成单元主要由MCU、FPGA、高速A/D、D/A和输出滤波器组成，如图3所示。

　　

　　3软件主要组成

　　3.1 人机交互

　　人机交互部分主要功能是完成对信道参数的控制管理。全部参数管理分为：带宽选择、信号适应模式选择、交织周期选择、QAM调制选择、码比选择和话路状态选择六个模块。除了对参数的设置管理，人机交互还将显示系统的各种状态。

　　3.2 DRM短波通信系统基带软件

　　基带部分的功能依靠运行于单板计算机的软件实现。经过对DRM体系标准的研究，将软件分为发送过程和接收过程，每个过程又分接口、信道编译码、OFDM处理和过程控制4个部分。

　　它们协同工作共同构成一个完整的DRM收发系统。

　　3.2.1发送过程主要处理

　　下面描述一个完整的发送过程：

　　（1）接口处理：接口处理部分要对信源的数据进行分类和预处理。

　　（2）复用帧构造处理：这部分将接口部分的数据进行整合，组成一个可以用于后期进行分级编码的复用帧。它由一系列的自功能构成。

　　（3）信道编码：将复用帧、FAC、SDC数据进行信道编码，它包括如下部分。

　　1）能量扩散：使用一个51l位周期的伪随机序列和原始数据进行模二加，防止位之间的连续出现。

　　2）码流分区：根据UEP保护的要求，对服用帧中重位进行分区，这些不同分区的位将被进行不同级别的编码。

　　3）卷积编码：根据DRM标准的要求对码流进行卷积编码。

　　4）编码压缩：根据编码等级和DRM要求的压缩矩阵，对己编码的数据流进行压缩5）位交织：对于压缩后的数据进行位交织，分散系统的突发错误敏感度。

　　（4）QAM映射处理：编码之后将码流进行QAM映射并通道帧。

　　（5）超帧构成处理，对于MSC、FAC和SDC的QAM符号放置到合适的位置，构成一个真正的传输超帧。

　　由于Intel Atom系列处理器均支持超线程技术，每一个部分编制独立的线程，提高系统的并行运行能力，提高系统的响应速度。

　　3.2.2接收过程主要处理

　　接收过程是发送过程的逆过程，在程序实现上并不是完全和发送相反，它的顺序和发送并不完全对应。

　　（1）同步和OFDM解调，该部分内容是整个DRM短波通信系统的最关键部分，它包含了如下子功能：

　　1）采样频率校正：由于A/D转换会产生采样频率的偏移，它会对接收机的性能产生影响，需要对变换后的数字信号进行采样频率估计。

　　2）同步捕获阶段：完成频率粗同步、时间粗同步、模式检测和帧同步。

　　3）同步跟踪阶段：完成频率细同步、时间细同步和采样率偏移估计。

　　4）OFDM解调：对除去保护间隔的DRM码元信号进行FFT，完成信号从时域到频域的转换。

　　5）信道估计：基础是信道本身具有的时域、频域相关性，并基于统计信号处理的最优化准则。DRM系统的信道估计是利用均匀分布存时域和频域的增益导频通过不同的插值方法得到每个子载波上的信道冲击响应，据此完成信道估计。信道估计中用的插值方法有线性插值、DFT插值和维纳插值等。

　　（2）超帧解构处理，从解调后的超帧中提取出三个通道的相关信息。

　　（3）QAM去映射，把QAM分量变换成比特流。

　　（4）信道译码处理：主要完成信道的分级译码工作。

　　（5）复用帧解构：对复用帧进行解构，恢复到服务。

　　（6）接口处理：接口处理根据SDC的信息，将码流分配给合适的信源。

　　4结论

　　DRM短波通信产品能够广泛应用于各种舰船和陆地通信站，具有良好的前景，还可推广到其它应用领域，将会产生较大的经济效益。