数字音频广播(DAB)接收机的方案原理及设计思路

本文将介绍数字音频广播（DAB）接收机的样机设计。

系统的性能要求

欧洲DAB系统规定了4种模式，本设计采用的是第1种模式，具体参数如表1所示。其中，L表示一帧的符号数，K表示每个符号的子载波个数，TF表示一帧的持续时间，TNULL表示空符号持续时间，Ts表示每个符号的持续时间，Tu表示有效符号的持续时间，Δ表示保护间隔的持续时间。

表1 第1种DAB传输模式的具体参数

采用这一模式的设计要求为：带宽1.536MHz，载波频率174～240MHz，误码率不超过10-4。

方案原理及设计思路

1 方案原理框图

DAB接收机原理框图如图1所示。DAB接收机将从天线接收到的信号经过高频头转为中频模拟信号，放大后进行A/D变换，得到数字信号。其中A/D采样时钟受晶振VCXO的控制，采样时钟偏移由采样时钟同步部分估计得到。A/D转换后的数据一路做AGC检测去控制高频头的输出，另一路经过R/C变换成FFT所需要的两路实虚部数据信号。时间同步部分估计得到一个时域符号的同步头，并粗略地估计由于收发频率不一致而引起的频偏。经过FFT变换后，频率同步单元定出FFT的窗口位置，校正带有频偏的数据。校正后的数据经过信道估计，得到当前实时的信道响应，经过信道均衡处理以消除信道多径衰落的影响，然后再经过解映射软判决译码和解扰，然后将音频信号送入信道解码器解码，接着进行信源解码和音频综合，最后经D/A还原成模拟音频?

图1 接收机原理框图

2 方案的设计思路

DAB接收机主要由数字下变频、同步、OFDM解调和Viterbi译码四大部分构成。

数字下变频就是把ADC输出的中频数字信号变为数字基带信号，也就是在数字上实现频谱的下搬移，主要包括希尔伯特变换、频谱下搬移及降采样等。

同步部分按功能包括符号定时同步、载波频率同步和采样时钟频率同步，以FFT为界可以分为时域同步和频域同步两部分。

OFDM解调包括FFT和差分解调等，经FFT和差分解调后的数据再经过频域解交织后进行QPSK解映射及量化，送给后续Viterbi译码器进行软判决译码。

对OFDM解调送来的数据提取快速信息信道(FIC)数据进行解收缩、Viterbi译码、解扰，得到复合结构信息(MCI)，再利用MCI对主业务信道(MSC)数据进行译码。

DAB接收机硬件电路设计

1 方案结构框图

根据对DAB接收机组成部分的分析，本次设计采用FPGA+DSP的设计方案，DAB接收机完整的结构框图如图2所示。DAB信号从天线接收后进入高频头部分，选出所需的频率块，然后将选出的高频信号送入混频器，变为中心频率为38.912MHz、带宽为1.536 MHz的中频信号，中频信号滤掉无用的频谱部分后再经频率变换和滤波，变为中心频率为2.048 MHz、带宽为1.536MHz的基带信号。然后进入ADC，采样速率为8.192MHz，转换成数字信号后进入FPGA。FPGA完成并串转换，同步和解调， 以及VCXO所需的控制电路等。处理后的数据进入DSP，DSP外部时钟为24.5MHz，所以DSP可进行4倍频，工作于100MHz。DSP中完成解交织、Viterbi译码、解扰以及音频解码，最后数据被送入DAC，恢复出原始模拟信号，送入喇叭即可收听。

图2 接收机的结构框图

来源：电子发烧友